Астрономы выяснили, почему Солнечная система может иметь форму круассана

Солнечная система существует в виде пузыря. Ветер и излучение от Солнца направлены наружу, выталкиваясь в межзвездное пространство. Это создает границу солнечного влияния, внутри которой объекты Солнечной системы защищены от мощного космического излучения.

Это называется гелиосферой, и понимание того, как она работает, является важной частью понимания нашей Солнечной системы и, возможно, даже того, как мы и все живое на Земле оказались здесь.

Комментарий: С точки зрения ученых это похоже на "пузырь" или "круасан", а мне кажется, что это скорее похоже на утробу или "матку" в которой растет и развивается плод - человечество.

"Какое значение это имеет для общества? Окружающий нас пузырь, созданный Солнцем, обеспечивает защиту от галактических космических лучей, и его форма может влиять на то, как эти лучи попадают в гелиосферу", - говорит астрофизик Джеймс Дрейк из Университета Мэриленда.

"Существует множество теорий, но, конечно, на то, как галактические космические лучи попадают внутрь, может влиять структура гелиосферы - есть ли у нее морщины, складки и тому подобное?".

Поскольку мы находимся внутри гелиосферы, а ее граница фактически не видна, определить ее форму не совсем просто. Но это не невозможно. Два зонда "Вояджер" и "Новые горизонты" - это три космических аппарата, которые побывали в дальних уголках Солнечной системы; на самом деле, зонды "Вояджер" даже пересекли границу гелиосферы и сейчас прокладывают свой путь через межзвездное пространство.

С помощью данных, полученных с этих зондов, ученые в прошлом году определили, что гелиосфера может иметь форму странного космического рогалика. Теперь они выяснили, каким образом: частицы нейтрального водорода, поступающие в Солнечную систему из межзвездного пространства, вероятно, играют решающую роль в формировании формы гелиосферы.

Команда исследователей решила изучить гелиосферные струи. Это двойные струи вещества, которые исходят от полюсов Солнца и формируются в результате взаимодействия солнечного магнитного поля с межзвездным магнитным полем. Однако вместо того, чтобы вылетать прямо наружу, они изгибаются вокруг, подталкиваемые межзвездным потоком - как точки круассана. Это хвосты Солнечной системы.

Они похожи на другие астрофизические струи, наблюдаемые в космосе, и, как и те другие струи, струи Солнца нестабильны. И гелиосфера, сформированная Солнцем, также, по-видимому, нестабильна. Исследователи хотели узнать, почему.

"Мы видим эти джеты, выступающие в виде неправильных колонн, и [астрофизики] уже много лет задаются вопросом, почему эти формы нестабильны", - объясняет астрофизик Мерав Офер из Бостонского университета (BU), возглавлявший исследование.

Команда провела вычислительное моделирование, сосредоточившись на нейтральных атомах водорода - тех, которые не несут заряда. Мы знаем, что они циркулируют во Вселенной, но не знаем, какое влияние они могут оказывать на гелиосферу. Когда исследователи убрали нейтральные атомы из своей модели, внезапно солнечные струи стали стабильными. Затем они вернули их на место.

"Когда я вставляю их обратно, все начинает изгибаться, центральная ось начинает колебаться, и это означает, что что-то внутри гелиосферных струй становится очень нестабильным", - говорит Офер.

Согласно анализу команды, это происходит из-за взаимодействия нейтрального водорода с ионизированной материей в гелиосфере - внешней области гелиосферы. Это порождает неустойчивость Рэлея-Тейлора, или неустойчивость, которая возникает на границе раздела двух жидкостей разной плотности, когда более легкая жидкость сталкивается с более тяжелой. В свою очередь, это приводит к крупномасштабной турбулентности в хвостах гелиосферы.

Это ясное и элегантное объяснение формы гелиосферы, которое может повлиять на наше понимание того, как галактические космические лучи попадают в Солнечную систему. В свою очередь, это может помочь нам лучше понять радиационную обстановку в Солнечной системе, за пределами защитного магнитного поля и атмосферы Земли.

"Вселенная не является спокойной. Наша модель BU не пытается отсечь хаос, что позволило мне точно определить причину [нестабильности гелиосферы]..... нейтральные частицы водорода", - говорит Офер.

"Это открытие - действительно крупный прорыв, оно действительно направило нас в сторону выяснения того, почему наша модель получает гелиосферу в форме круассана, а другие модели - нет".

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.