在星際空間中太陽系的真實運動軌跡:
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之前的工作表明,太陽在穿過星際空間時,和其他星系一樣,太陽風會使太陽背後有像彗星一樣的尾巴。在星際空間看,太陽是個「散發小哥」。
而最新研究表明,太陽的「髮型」絲毫不亂!
太陽風就是太陽不斷釋放出帶電粒子,流經太陽繫到達海王星的軌道。日球層是太陽風和太陽的磁場,作為保護太陽系的泡沫,使它免受宇宙射線的傷害。日球層橫跨230億英裡(370億公裡),太陽帶著整套「裝備」,穿過星際空間。
儘管先前的工作表明,太陽在穿過星際空間時,它有像彗星一樣的尾巴,一直伸展到太陽系後面。而最新的研究表明:太陽的日球層(Heliopause),也就是它的磁場下的泡沫,延伸到海王星和冥王星之外,它的形狀應該是圓形的,並非展開像一顆彗星的尾巴。
希臘雅典科學院的空間科學家、該研究的第一作者科斯塔斯·戴安納斯在報告中說:「日球層不是一個很長的、像彗星一樣的尾巴,這個大致泡沫形狀的日球層,是由比過去預期的強大得多的星際磁場、以及粒子之間的壓力、日球層外部區域的磁壓力(稱為日鞘)的比值很高而形成的。」
新的研究工作,結合了美國宇航局卡西尼號任務(目前正在環繞土星)的數據,及該機構的星際邊界探測器(IBEX)的觀測——檢測從一個地球之上的偏心軌道反彈回來的粒子。研究人員還結合了旅行者1號宇宙飛船——第一個且唯一進入星際空間的人造物體,以及旅行者2號——即將成為第二個進入星際空間的人造物體的數據。兩個宇宙飛船都已進入日鞘——日球層外緣附近的區域,太陽風碰到星際介質時,在此區域就會減速和放緩。
研究人員發現,在卡西尼號原本為捕獲被困在土星磁場中的離子的儀器,也可用來捕獲從日球層遙遠的邊界反彈回來的中性粒子。當離子(帶電粒子)到達日球層的邊緣,它們能夠同外面的中性氣體原子交換電荷,它們有時會飛回內部作為快速中性原子,這也是IBEX以前用來調查日球層的一種機制,研究人員寫道。
天文學家觀測到其他恆星系統背後像彗星一樣的長尾,看起來,太陽系可能就是以相似的結構運行。但新的研究表明,太陽不是這樣運行的。從左上方看,順著逆時針方向,這些恆星系統是獵戶座、BZ凸輪和鯨魚星座中的薴藁增二。
因離子需要旅行很遠距離,才可到達太陽系的邊緣,它們需要數年才可反彈並返回。因此,在太陽11年周期中太陽風的變化要經過很長時間的延遲才可有所反應。研究者比較了反射回來的信號,發現從兩端反射回來的粒子好像只需要兩到三年返回,雙端都匹配了它們反映的太陽活動周期的部分。這一發現表明,日球層的鼻子和尾巴彼此距離相等。
約翰·霍普金斯大學負責旅行者號和卡西尼號任務的科學家、論文合作者之一湯姆·克裡米吉斯在報告中說:「倘若日球層伸出如同彗星一樣的尾巴,我們覺得太陽活動周期的模式會出現在中性原子測量之後,」可太陽有像彗星一樣很長的尾巴科學家們並沒有發現。
研究人員在一份報告中說,令人驚訝的是這個圓形的形狀,因為他們已經看到其他恆星有著彗星一樣的長尾。可在這種情況下,研究人員提議,或許星際磁場可以強大到足以推動太陽保持泡沫狀。
旅行者號以及美國宇航局華盛頓總部IBEX項目科學家阿瑞克·波斯納在報告中說:「旅行者1號和旅行者2號、卡西尼號任務和IBEX提供給科學界的數據,給研究離太陽十分遙遠的太陽風提供了重要支撐」。
「隨著我們繼續從日球層的邊緣收集數據,將會更好地理解星際邊界——它可以幫助保護地球環境免受宇宙射線的傷害,」波斯納說。
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