Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 21.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Миссия "Новые Горизонты": исследование солнечного ветра в области Плутона

Миссия «Новые Горизонты»: исследование солнечного ветра в области Плутона
shortstoryf

Когда аппарат «Новые Горизонты» пролетел мимо Плутона, а произошло это событие 14 июля 2015 года, он сумел сфотографировать и получить самые лучшие снимки поверхности Плутона за всю его историю изучения. Сейчас, благодаря накопленной информации учёные стали намного лучше понимать геологию, строение и атмосферу этой карликовой планеты. Эти захватывающие дух изображения являются теперь визитной карточкой миссии, но, помимо них, аппарат передал на Землю и кое-что другое — данные о солнечном ветре, которые он собирал более трёх лет по мере сближения с Плутоном в области, в которую залетало всего несколько рукотворных станций.

Для астрономов-профессионалов именно этот набор данных даёт наиболее точное представление об этой неизведанной части нашего космического пространства. Можно сказать, что «Новые Горизонты» заполнили пробел и стали связующим звеном между хорошо исследованной областью внутренней Солнечной Системы и внешними рубежами, в условиях которых сейчас находятся аппараты «Вояджер». Информация о солнечном ветре, переданная на Землю, была опубликована в издании The Astrophysical Journal Supplement.

Мало того, кроме предоставления недостающих данных о космическом пространстве внешней Солнечной Системы, эта информация помогает понять картину влияния Солнца на всё дальние рубежи. Теперь в распоряжении учёных есть картина влияния Солнца на пространство нашей системы от самой Земли, до гелиопаузы — области, где влияние Солнца уравновешено космической средой. В частности, были получены новые данные о частицах в солнечном ветре, которые изначально получили очень сильное приращение энергии, что заставило их двигаться с превышением их обычной скорости. Эти частицы впоследствии могут стать чрезвычайно энергетически сильными, их ещё называют аномальными космическими лучами. Когда эти сверхбыстрые, энергетически сильные лучи достигают Земли, они могут представлять сильную радиоактивную опасность для космонавтов. А если рассматривать внешние границы Солнечной Системы, то именно эти частицы, но уже в более низких энергиях, играют важную роль при формировании границы гелиопаузы. Именно в этой области в настоящее время находится аппарат «Вояджер-2».

Изучение солнечного ветра

Космическая среда

Визуализация одной из моделей космической окружающей среды. На данных кадрах показан момент времени за несколько месяцев до сближения станции «Новые Горизонты» с Плутоном. Источник: NASA’s Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, the Space Weather Research Center (SWRC) and the Community-Coordinated Modeling Center (CCMC), Enlil and Dusan Odstrcil (GMU)

Космическое пространство приблизительно в тысячу раз разряженнее, чем самый лучший вакуум, которым мы можем создать в лабораторных условиях на Земле. Но, всё же космос не лишён материи абсолютно — постоянный поток солнечного ветра заполняет пространство еле обнаружимыми, практически незначительными частицами, полями и ионизированным газом, известным как плазма. Этот солнечный ветер, наряду с другими событиями от Солнца, такими как коронарные выбросы массы, влияют на саму природу пространства и могут взаимодействовать с магнитными полями Земли и внешних планет Солнечной Системы. Такие эффекты также изменяют радиационное окружение, сквозь которое двигаются космические корабли, и сквозь которое однажды могут отправиться космонавты на Марс. Аппарат «Новые Горизонты» измерял эту область космического пространства на протяжении более миллиарда километров от орбиты Урана до сближения с Плутоном.

«Планировалось, что инструмент по изучению солнечного ветра должен был включиться после пролёта мимо Юпитера в 2007 году. В связи с этим мы продержали включенным его на протяжении всего режима сна аппарата, до тех пор, когда он не вышел из режима гибернации в 2012 году», — Хизер Эллиотт, учёный из Юго-западного исследовательского института.

В результате реализации этого плана учёным удалось целых три года почти непрерывно наблюдать за космическим пространством в области, куда добиралась лишь горстка космических аппаратов, и ещё меньше проводилось подобных исследований.

Так как Солнце является источником солнечного ветра, события на нём являются основной движущей силой, формирующей космическое пространство. Сильные завихрения в этом ветре ответственны за космическую погоду, возникают явления, такие как сияния на полюсах планет с магнитными полями. Эти завихрения образуются в результате корональных выбросов массы, или столкновением двух потоков солнечного ветра, движущихся на разных скоростях. Эти индивидуальные особенности хорошо различимы во внутренней Солнечной Системе, однако, аппарат «Новые Горизонты» не наблюдал ничего подобного в таких же подробностях.

Наоборот, станция показала, что космическое пространство во внешней Солнечной Системе обладает менее подробной структурой, чем пространство ближе к Земле, так как меньшие особенности попросту «разглаживаются» или группируются вместе, создавая совершенно другие особенности на других масштабах.

«На таком расстоянии от Солнца, масштаб заметных структур увеличивается, так как меньшие особенности стираются или сливаются друг с другом. Сейчас нам трудно сказать, может ли создать взаимодействие между меньшими структурами большую, или все они попросту выровняются».

Более тонкие признаки влияния Солнца также трудно определить во внешней Солнечной Системе, потому что особенности солнечного ветра, включая скорость плотность и температуру, сформированы в области нашей звезды. Поскольку Солнце вращается, то в солнечном ветре возникают неоднородности из-за неоднородности его поверхности. Можно сказать, что возникает текстура в солнечном ветре. Аппарат «Новые Горизонты» не наблюдал таких текстур, как те станции, находящиеся у Земли, но всё же некоторая структура была выявлена.

Происхождение опасных радиоактивных лучей

Спектрограмма солнечный ветер

На этом графике показаны наблюдения за солнечным ветром, проводимые с 1 января по 25 августа 2015 года. Эти исследования были направлены на изучение аномальных космических лучей и в этой части Солнечной Системы проводились впервые. Они являются ключевыми для интерпретации данных миссии «Вояджер-2». Точки, расположенные ближе к верхней части графика, обозначают частицы высоких энергий, а красные и жёлтые цвета показывают количество частиц, попавших в детектор. Однако, во время проведения некоторых операций детектор выключался, поэтому на графике есть пробелы. Источник: NASA/New Horizons/SwRI

Наблюдения «Новых Горизонтов» также указали на те частицы, которые могут быть родительскими для чрезвычайно энергетических, находящихся в составе аномальных космических лучей. Как уже упоминалось, эти лучи наблюдаются около Земли и могут представлять радиоактивную опасность. Таким образом, учёные хотят лучше понять то, что их вызывает. К тому же эти мощные, сверхбыстрые частицы могут участвовать в формировании границы гелиопаузы. Первоначально аномальные космические лучи наблюдались и двумя «Вояджерами» около гелиопаузы, но только на заключительных этапах своего существования, оставляя вопросы относительно точного местоположения и механизма их происхождения.

Дело в том, что эти два аппарата могут измерить эти зёрна радиоактивных лучей, только наблюдать результат их активности. Таким образом, аппарат «Новые Горизонты» вошёл в тёмную, неизведанную область и начал активно наполнять её информацией.

Сравнение наблюдений станции и теоретических моделей

В связи с тем, что в этой области пространства было очень мало космических аппаратов, поэтому, из-за недостатка подтверждённых данных, ключевая работа учёных на данном этапе заключалась в том, чтобы просто откалибровать полученные данные. Для этого были использованы три источника данных: аппарат «Новые Горизонты», результаты тестов в лаборатории и данные по внутренней Солнечной Системе. Так, обсерватории Advanced Composition Explorer (ACE) и STEREO наблюдают за космическим пространством около орбиты Земли, позволяя учёным получать снимки солнечных событий по мере их движения к внешним границам Системы. Но, так как космическое пространство там относительно неизведанно, не было точного представления о том, как дальше будут развиваться события после вспышки на Солнце. Единственная информация о тех областях была получена от аппарата «Вояджер-2», который пролетел примерно через ту же область, что и «Новые Горизонты», но на четверть века раньше. Исследователи уже обнаружили подобные события, зарегистрированные этими двумя станциями, однако, солнечная активность была намного более интенсивной 25 лет назад.

Теперь же, получив два набора данных, у учёных есть как минимум в два раза больше информации о внешних рубежах Солнечной Системы. Мало того что это поможет исследователям лучше характеризовать космическое пространство, ещё это будет ключевыми данными для тестовых моделей распространения солнечного ветра по Солнечной Системе. В отсутствие постоянной станции, дежурящей около Плутона, учёные могут полагаться только на модели, которые, к сожалению, мало чем отличаются от моделей околоземного пространства. До того как аппарат передал на Землю обновлённые данные, такие модели использовались, чтобы воссоздать структуру солнечного ветра во внешней Системе. С калиброванным набором данных учёные смогут быть поближе к реальности и улучшить будущие математические модели.

По информации NASA.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google