Ученые NASA: Земля движется к неизбежному столкновению, часть 2

Реконструировать историю близких к Земле сверхновых трудно, потому что «старые» сверхновые являются неуловимыми. Их светящиеся снаряды исчезают в невидимости не более чем  в миллионе лет. Нейтронные звезды, коллапсирующие ядра предшественников сверхновой, живут дольше, но они асимметрично разбросаны по всей галактике в результате взрыва.

Необычные изотопы железа, как те, которые совпадают с исчезновением морских жителей, трудно найти, они погребены  в отложениях, которым    миллионы лет.
 

Существует, однако, одна очевидная реликвия: «Все эти взрывы раздули огромный пузырь в межзвездной среде", говорит Гурвиц, "и мы находимся в нем».

Астрономы называют их "местный пузырь».«Это напоминающие арахис формы, примерно в 300 световых лет в длину и почти ничем не заполненные. Содержание газа внутри пузыря очень незначительное (0,001 атомов на кубический сантиметр), и он очень горячий (около миллиона градусов). Это в 1000 раз менее плотная субстанция и от 100 до 100.000 раз более горячая, чем обычное межзвездное вещество.
  «Местный пузырь» был обнаружен постепенно в 1970-х и 1980-х годах. Оптические и радио астрономы внимательно изучали межзвездный газ в нашей части галактики, но не смогли  найти его в большом объеме в окрестностях Земли. Кроме того, казалось, не существует скопления газов типа «оболочки пузыря» на расстоянии около 150 световых лет от Земли. Между тем, рентгеновские астрономы получили возможность бросить взгляд в небо с использованием орбитальных спутников, которые показали рентгеновское свечение со всех направлений с температурой в миллион градусов. "В конце концов, мы поняли, что Солнечная система находится внутри горячего и пустого пузыря", говорит Гурвиц.
 
Изучение внутренней географии пузыря важно, потому нечто, что находится внутри, может повлиять на будущем нашей планеты.

В течение последних нескольких миллионов лет, тонкие нити межзвездного газа отошли в местный пузырь. Наша Солнечная система погружена в одну из этих нитей, "местные пух", относительно прохладного (7000 К) облака, содержащего 0,1 атомов на кубический сантиметр. По галактическим стандартам, «местный пух» не является очень существенным. Это мало влияет на Землю, потому что солнечный ветер и магнитная оболочка Солнца в состоянии удерживать тонкие облака на расстоянии.
 
 «Местный пух»

Есть, однако, существуют более плотные облака за этими пределами. «Sco-CEN» ( Ассоциация Скорпиона-Центавра)  комплекс, например, посылает поток небольшого межзвездного «облака» в нашем направлении. "Некоторые из этих «облачков» могут быть в сотни раз плотнее, чем «местный пух», говорит Присцилла Фриш, астрофизик из Чикагского университета, который изучает локальную межзвездную среду. "Если мы направимся в одно из них ( «облачков»), то это способно сжать магнитное поле Солнца и позволит большему количеству космических лучей проникать внутрь солнечной системы, с неизвестным воздействием на климат и жизнь".
 

Предоставлено: иллюстрации Copyright: Линда Хафф (American Scientist), Присцилла Фриш (U. Chicago)
 
Наша солнечная система, возможно, направляется навстречу плотному облаку межзвездного вещества из газа и пыли. Это может иметь существенные последствия для межпланетной среды нашей солнечной системы, считает астрофизик Присцилла Фриш из Чикагского университета. Хорошей новостью является то, что это, вероятно, не произойдет в течение 50000 лет.
 
Самая яркая звезда в «Sco-CEN» ( звездном образовании Скорпион-Центавра) -  облако красного гиганта Antares (Антарес), которая  освещает желтую туманность в верхнем левом углу изображения. Antares может быть следующей звездой, способной взорваться в «Sco-CEN», но 500 световых лет, как полагают, это безопасное расстояние от Земли. 

Фриш проводит исследование межзвездного газа в местных окрестностях нашей солнечной системы, которая называется локальной межзвездной средой (LISM). Этот межзвездный газ находится в пределах 100 световых лет от Солнца. Солнце имеет свою траекторию движения в пространстве, и в течение большей части последних пяти миллионов лет, сказала Фриш, оно путешествует через область пространства между спиральными рукавами галактики Млечный Путь, в которой почти отсутствует материя. «Только недавно, в течение последних нескольких тысяч лет»,  - она оценивает, - «Солнце движется в межзвездном облаке относительно низкой плотности».
 
IBEX впервые напрямую  получил пробы нескольких тяжелых элементов из Местного межзвездного облака.

"Это облако, хотя и имеет в среднем низкую плотность, оно содержит огромное количество структур в себе", сказала Фриш. "И это не согласуется с нашими данными, и как результат может привести к тому, что Солнце в конечном итоге столкнется  с  частью облака, которое в миллион раз плотнее, чем то, в котором мы находимся в настоящее время".

Фриш считает, что межзвездное облако, через которое мы путешествуем, является относительно узкой полосой пыли и газа, которая лежит в оболочке «суперпузыря», расширяющегося в направлении от области активного звездообразования, называемой Ассоциацией Скорпиона-Центавра. "Когда этот суперпузырь расширится вокруг этих звезд, он продвинется гораздо дальше в область нашей Галактики между спиральными рукавами, где находится наше Солнце, поскольку плотность  здесь очень низкая", - сказала Фриш. "Расширение не будет происходить  слишком далеко в направлении, параллельном спиральным рукавам, потому что столкнется с очень плотными молекулярными облаками".

Солнечный ветер - поток заряженных частиц, вытекающий из солнечной короны - защищает Землю от непосредственного взаимодействия с межзвездной средой, он обволакивает Землю и все планеты в внутри гелиосферы, области влияния солнечного ветра. В настоящее время гелиосфера распространяется на расстояние, в 100 раз превышающее дистанцию между Землей и Солнцем. "Мы полагаем, что перед тем как мы вошли в межзвездное облако, гелиосфера, возможно, была  намного больше", сказала Фриш, - "Но это то, что мы не можем утверждать наверняка."

Но если Солнечная система столкнется с очень плотным облаком, Фриш считает, что гелиосфера может быть сжата до одной или двух астрономических единиц, не намного больше, чем расстояние  отЗемли до Солнца. "Это вызовет драматические последствия для внутренней части солнечной системы", - сказала Фриш. " Это полностью изменит взаимодействия между солнечным ветром и межзвездной средой."Исследователи предсказывают увеличение потока космических лучей, изменения в магнитосфере Земли, химии атмосферы и, возможно, даже в земном климате».

Фриш отметила, что астрономам, ведущим поиск жизни на планетах, вращающихся вокруг звезд за пределами Солнечной системы, следует рассматривать среду вокруг этих звезд. "Не имеет смысла искать обитаемые планеты, если вы не изучили то, как эти звезды взаимодействуют с местной окружающей средой", сказала Фриш. "Я не могу представить, чтобы звезда, проходящая через плотные межзвездные облачные фрагменты, такие, например, как  звезда,  перемещающаяся через галактические спиральные рукава, будет иметь стабильную межпланетную среду. Я ставлю под сомнение возможность стабильного планетарного климата, гостеприимного к жизни, без стабильности внутри  местной звездной среды в целом».

Солнечное путешествие в пространстве ведет нас через кластер очень низкой плотности межзвездных облаков. Сейчас Солнце находится внутри облака, и оно настолько разрежено, что межзвездный газ, обнаруживается IBEX так же редко, как если бы это был воздух от человеческого выдоха, которым заполнили колону длиной в сотни световых лет. Эти облака идентифицируются по их движениям.

Предоставлено: NASA/Adler/U. Chicago/Wesleyan

Фриш и ее соавтор, Даниэль Вэлти (Daniel Welty ), оба старшие научные сотрудники в области астрономии и астрофизики в Университете Чикаго, использовали специальный  спектрометр на 0,9-метровом телескопе Национальной обсерватории в Kitt Peak для наблюдения межзвездного ионизированного кальция (Ca +) в ближайших звездах в направлении против ветра, как мы видим его из солнечной системы. Они надеются использовать космический телескоп Хаббл, чтобы ответить на оставшиеся вопросы, чтобы убедиться, что фрагменты плотных облаков действительно лежат в наветренном направлении.

В связи с защитным экранированием от опасных галактических космических лучей, осуществляемым гелиосферой или астросферой, эти структуры имеют важное значение для планет, которые вращаются вокруг соответствующих звезд. Только в последние 15 лет мы оказались в состоянии обнаружить первые астросферы и планеты вокруг других звезд (экзопланеты). Здесь мы покажем более масштабно самое ближайшее окружение Солнца, наши «космические окрестности». Места, с установленными экзопланетами и астросферами  обозначены, в то время как мы ожидаем, что многие существующие нами просто пока еще не обнаружены. Ближайшая звезда альфа Центавра имеет астросферу, и мы знаем, по крайней мере, два случая, когда мы обнаружили, как астросферу, так и экзопланеты. Эти системы действительно аналогичны нашей системе, в них существуют гелиосферные щиты и разнообразные планетные системы.

Предоставлено: NASA/GSFC/Adler/U. Chicago/Wesleyan

Первая часть