RW Space

Зонды «Вояджер» покинули нашу Солнечную систему много лет назад, но даже путешествуя через межзвездное пространство, они все еще обнаруживают всплески космических лучей от нашего Солнца на расстоянии более 23 миллиардов километров от нас.

Подробный анализ недавних данных, полученных как с «Вояджера-1», так и с «Вояджера-2», выявил первые всплески электронов космических лучей в межзвездном пространстве.

Эти заряженные частицы, переносимые на окраины нашей Солнечной системы ударными волнами солнечных извержений, известных как выбросы корональной массы, ускоряются даже за пределы мощных ветров нашего Солнца.

«Идея о том, что ударные волны ускоряют частицы, не нова, — отмечает астрофизик Дон Гурнетт из Университета Айовы.

Он говорит, что аналогичные процессы наблюдались в пределах нашей Солнечной системы, где солнечный ветер наиболее силен.

«[Но] никто не видел этого с межзвездной ударной волной в совершенно новой среде», — добавляет он.

Поверхность нашего Солнца непрерывно излучает солнечный ветер — поток заряженных частиц в виде плазмы, который генерирует сопутствующее магнитное поле. Трудно определить границы нашей Солнечной системы, но «пузырь», созданный солнечным ветром и переносимым им материалом, называется гелиосферой.

В конце концов, солнечный ветер, пройдя мимо каждой планеты и объекта в нашей Солнечной системе, разбрызгивается в межзвездную среду. Это во многом определяет границы нашей Солнечной системы.

За пределами магнитного поля Солнца, в холодном межзвездном пространстве, где условия сильно отличаются, неясно, что происходит с солнечной плазмой и космическими лучами, которым удается зайти так далеко, когда их переносит ударная волна.

Зонды «Вояджер» наконец-то дают нам возможность узнать больше. Сейчас астрономы предлагают новую модель того, что происходит с этими ударными волнами в межзвездном пространстве.

По их словам, все начинается с массивного извержения на поверхности Солнца, которое посылает квазисферическую ударную волну в Солнечную систему.

Когда волна энергии, сопровождаемая плазменным выбросом корональной массы, достигает межзвездного пространства, ударная волна толкает космические лучи с более высокой энергией к касательному магнитному полю, создаваемому волной, а другой ударный поток отражает и ускоряет их до состояния с более высокой энергией, именно он обнаружен Вояджером.

Плазма нагревает электроны с низкой энергией, которые затем распространяются вдоль магнитных полей. В некоторых случаях данные «Вояджеров» предполагают, что плазме потребовался целый месяц, чтобы даже догнать приближающуюся ударную волну.

Этот район вверх по течению — это то, что ученые сейчас называют «форшоком космических лучей», и команда считает, что это происходит сразу за линией магнитного поля межзвездного пространства, как показано ниже.

«С помощью инструментов космических лучей мы определили, что это электроны, которые были отражены и ускорены межзвездными ударами, распространяющимися наружу от энергетических событий на Солнце», — говорит Гурнетт.

Это захватывающее открытие, которое хорошо согласуется с другими недавно полученными данными. С момента пересечения гелиосферы зонды «Вояджер» отправили результаты измерений, которые предполагают, что за пределами гелиопаузы существует более сильное магнитное поле, чем мы думали — возможно, достаточное для электронов на фронте ударной волны, чтобы отразиться и ускориться дальше.

«Мы интерпретируем эти всплески высокоэнергетических электронов как результат отражения (и ускорения) релятивистских электронов космических лучей во время первого контакта ударной волны с линией межзвездного магнитного поля, проходящей через космический зонд», — заключают авторы.

Понимание физики космического излучения и солнечных ударных волн не только поможет нам лучше определить границы нашей собственной Солнечной системы, но также поможет нам лучше изучить взрывающиеся звезды и угрозу радиации в космосе.

После более чем четырех десятилетий работы самая продолжительная космическая миссия НАСА по-прежнему многому нас учит.

Исследование было опубликовано в The Astronomical Journal.