美国宇航局天文学家利用航行者号探测器的数据测量了太阳系边缘的粒子扰动,发现恒星遥远边缘的压力比他们预期的要高。
结果表明,“目前尚未考虑的压力的其他一些部分可能会有所贡献,”普林斯顿大学天体物理学家杰米·兰金说。
也许还有整个粒子群尚未被考虑在内。或者也许只是比任何人想象的要热一点。研究人员在未来的研究中探索了许多可能的解释。
虽然这一发现本身就足够有趣,但他们发现这一发现的方式才是真正令人着迷的科学。
当太阳风形状的等离子体从太阳发出时,它形成了一个我们称之为日光层的“气泡”。距离恒星一百四十亿公里,随着带电粒子迅速减慢至亚音速,风实际上耗尽了蒸汽。
这个气泡的边缘被称为日鞘,是一个带电粒子密度下降、磁场变弱的区域。
在这个混乱的边界之外是一个叫做日球层顶的薄壳,当我们的恒星在太空中移动时,太阳喷出的等离子雾气在我们银河系邻居的微妙影响的推动下慢慢地流走。
在这个“暂停”期间,局部星际空间的推入压力和日鞘推出的压力必须达到平衡。然而,确切地知道这是什么样子并不是一件容易的事。我们可以建立模型来估计,但没有什么比确凿的证据更好的了。
幸运的是,我们碰巧有两个探测器穿过太阳系的那部分。看看下面 NASA 的方便图表,看看它们是如何组合在一起的。
(美国宇航局戈达德太空飞行中心/Mary Pat Hrybyk-Keith)
航行者一号距离我们大约 200 亿公里,实际上是在我们认为的星际空间中。它的合作伙伴,航行者2号,就在不远处,就在退出的风口浪尖上。
两者都没有直接的方式告诉我们该区域的空间压力,但最近太阳活动的爆发,称为全球合并相互作用区域(GMIR),提供了解决这个问题的绝佳机会。
“这次事件的时机确实很独特,因为我们在航海家一号进入当地星际空间后就看到了它,”兰金说。
“虽然这是航行者号看到的第一个事件,但我们可以继续查看更多数据,以了解日鞘和星际空间中的事物如何随着时间的推移而变化。”
太阳活动实际上是对太空的呼喊,将粒子脉冲轰鸣到远方。 2012 年,这声呼喊传进了日鞘,航行者 2 号正在那里观察和聆听。大约三个月后,航海者一号也感受到了它的影响。
根据每组观测结果,研究人员计算出边界处的压力约为 267 飞帕斯卡,这绝对是我们在地球上经历的大气压的一小部分。
这可能是一个相对较小的挤压,但研究人员感到惊讶。
“将之前研究中已知的数据加起来,我们发现我们的新值仍然大于迄今为止测量的值,”兰金说。
该团队还能够计算出声波穿过这种介质的速度——每秒 314 公里。或者比声音在我们自己的大气层中传播的速度快一千倍。
接下来还有另一个惊喜。波的通过与称为宇宙射线的高速粒子的强度明显下降一致。事实上,每个探测器都以两种不同的方式经历了同样的事情,这给天体物理学家带来了另一个需要解决的谜团。
“试图理解为什么宇宙射线的变化在日鞘内部和外部不同仍然是一个悬而未决的问题,”兰金说。
航行者号探测器可能有点老了,但考虑到它在太阳系边缘看起来有多忙碌,我们很高兴它们还没有完全退役。
这项研究发表于天体物理学杂志。