Зонд New Horizons раскрыл скрытое торможение солнечного ветра на краю Солнечной системы

Аппарат New Horizons отправился в космос в 2006 году для детального изучения Плутона. Сейчас зонд находится примерно на полпути к границе Солнечной системы, удалившись от Солнца на расстояние около 66 астрономических единиц.

New Horizons остается одним из самых далеко улетевших аппаратов человечества, что позволило ученым сравнить его данные с прежними наблюдениями Voyager 2.

По очевидным причинам влияние Солнца ослабевает по мере приближения к краю системы. Однако новое исследование показывает, что процессы здесь гораздо сложнее, чем считалось ранее.

Межзвездные атомы, проникающие в периферийные области Солнечной системы, создают дополнительный "тормоз" для солнечных частиц. В работе исследователи проанализировали данные New Horizons, чтобы лучше понять, как подобные явления формируют среду на краю гелиосферы.

Согласно статье, постепенное снижение скорости солнечного ветра перед головной ударной волной вызвано непрерывным накоплением ионизированного межзвездного вещества по мере его движения через внешнюю гелиосферу.

Хизер Эллиотт, ведущий автор исследования и астрофизик из Юго-Западного исследовательского института, заявила:

Изучение гелиосферы похоже на решение космической головоломки. Мы не только больше узнаем о том, как заканчивается влияние Солнца, но и глубже понимаем границу между нашей Солнечной системой и межзвездным пространством, а это критически важный шаг на пути к планированию будущих межзвездных путешествий.

На данный момент единственными аппаратами человечества, вышедшими за пределы гелиосферы, остаются Voyager 1 и Voyager 2, пересекшие эту границу в 2012 и 2018 годах соответственно.

Именно тогда ученые впервые наблюдали головную ударную волну, границу солнечного влияния, где солнечный ветер резко замедляется со сверхзвуковой скорости до скорости ниже звуковой, по данным NASA.

Voyager 1 вошел в межзвездное пространство на расстоянии около 122 астрономических единиц, что составляет примерно 18 миллиардов километров от Солнца.

Чтобы разобраться, как именно расстояние и межзвездное вещество по отдельности влияют на скорость солнечного ветра, команда построила симуляцию на основе измерений. Расчеты показали, что данные New Horizons в целом совпадают с прежними наблюдениями Voyager 2 на схожих расстояниях.

Оба аппарата зафиксировали, что солнечный ветер на дистанции от 30 до 43 астрономических единиц был на 5–10% медленнее, чем на расстоянии в одну астрономическую единицу, равном дистанции от Солнца до Земли. Свежие данные New Horizons показали замедление на 13–15% на отметке в 58 астрономических единиц.

Важно, что причина крылась не только в удаленности аппарата от Солнца. Без учета межзвездного вещества смоделированная скорость оказывалась значительно выше реальных значений, зафиксированных New Horizons.

Другими словами, солнечный ветер действительно постепенно замедляется с расстоянием, но форма и свойства границ гелиосферы, определяющие проникновение галактических космических лучей в нашу систему, вероятно, серьезно влияют на то, как межзвездное вещество взаимодействует с солнечным ветром.

Эти знания пригодятся, когда New Horizons улетит достаточно далеко, чтобы ученые смогли подготовиться к наблюдению головной ударной волны. Для Voyager 2 это событие означало резкое падение скорости солнечного ветра на 56%.

При этом симуляции показывают, что до этого момента будет сложно с уверенностью определить, вызвано ли снижение скорости приближением ударной волны или просто временными колебаниями источника солнечного ветра.

Галактические космические лучи представляют серьезную угрозу для здоровья участников космических полетов, будь то люди или сама техника. Новые данные помогут ученым точнее учитывать изменения на внешних границах гелиосферы и Солнечной системы, а значит и уровень облучения космонавтов, спутников и аппаратов вредной космической радиацией, особенно с учетом планов по более амбициозному исследованию дальнего космоса.