Закрыть ☒

Щиты Up! Ракета наса запущена для исследования лобового стекла нашей солнечной системы

Иллюстрация обстрела гелиосферы космическими лучами из-за пределов Солнечной системы. Предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / Лаборатория концептуальных изображений.

На расстоянии одиннадцати миллиардов миль - это более чем в четыре раза больше расстояния от нас до Плутона - лежит граница магнитного пузыря нашей солнечной системы, гелиопаузы. Здесь магнитное поле Солнца, простирающееся в космосе невидимой паутиной, превращается в ничто. Межзвездное пространство начинается.

«Это действительно самая большая граница такого рода, которую мы можем изучить», - сказал Уолт Харрис, космический физик из Университета Аризоны в Тусоне.

Мы все еще мало знаем о том, что находится за этой границей. К счастью, к нам могут подойти кусочки межзвездного пространства, пройдя прямо через эту границу и попав в Солнечную систему.

Новая миссия НАСА будет изучать свет межзвездных частиц, которые дрейфовали в нашу солнечную систему, чтобы узнать о ближайших границах межзвездного пространства. Миссия, получившая название Спектрометр пространственной гетеродинной интерферометрической динамики эмиссионных линий или SHIELDS , была успешно запущена в 4:30 утра по восточному времени 19 апреля 2021 года с ракетного полигона Уайт-Сэндс в Нью-Мексико. Зондирующая ракета NASA Black Brant IX достигла апогея в 177 миль, после чего спустилась на парашюте и приземлилась в Уайт-Сэндс. Предварительные данные показывают, что системы автомобиля работали в соответствии с планом, и данные были получены.

Вся наша солнечная система дрейфует в скоплении облаков, области, очищенной от взрыва древних сверхновых. Астрономы называют эту область Местным пузырем, продолговатым участком пространства длиной около 300 световых лет в спиралевидном рукаве Ориона нашей галактики Млечный Путь . Он содержит сотни звезд, включая наше собственное Солнце.

Иллюстрация местного пузыря. Предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.

Мы считаем, что это межзвездное море - наш верный корабль, гелиосфера, гораздо меньший (хотя и гигантский) магнитный пузырь, надутый Солнцем. Когда мы вращаемся вокруг Солнца, сама Солнечная система, заключенная в гелиосферу, несется через Местный пузырь со скоростью около 52 000 миль в час (23 километра в секунду). Межзвездные частицы бьют по носу нашей гелиосферы, как дождь в лобовое стекло.

Наша гелиосфера больше похожа на резиновый плот, чем на деревянную парусную лодку: ее окружение формирует ее форму. Он сжимается в точках давления, расширяется там, где уступает место. То, как и где деформируется оболочка нашей гелиосферы, дает нам ключ к разгадке природы межзвездного пространства за ее пределами. Эта граница - и любые ее деформации - это то, к чему стремится Уолт Харрис, главный исследователь миссии SHIELDS.

SHIELDS - это телескоп, который запускается на борту зондирующей ракеты, небольшого транспортного средства, которое летит в космос в течение нескольких минут для наблюдения за временем, прежде чем упасть обратно на Землю.

Обратите внимание: Самый большой спутник Солнечной системы.

Команда Харриса запустила более раннюю версию телескопа в рамках  миссии HYPE  в 2014 году, и после изменения конструкции они готовы к запуску снова.

SHIELDS будет измерять свет от особой группы атомов водорода из межзвездного пространства. Эти атомы нейтральны, со сбалансированным количеством протонов и электронов. Нейтральные атомы могут пересекать силовые линии магнитного поля, поэтому они почти спокойно проникают через гелиопаузу в нашу солнечную систему, но не полностью.

Наблюдатели наблюдают за звучащим запуском ракеты с летного комплекса НАСА в Уоллопсе в апреле 2015 года. Фото: НАСА / Патрик Блэк

Небольшие эффекты этого пересечения границы являются ключевыми для техники SHIELDS. Заряженные частицы обтекают гелиопаузу, образуя барьер. Нейтральные частицы из межзвездного пространства должны пройти через эту перчатку, которая меняет их траекторию. SHIELDS был разработан для восстановления траекторий нейтральных частиц, чтобы определить, откуда они пришли и что они видели на своем пути.

Через несколько минут после запуска SHIELDS достигнет максимальной высоты около 186 миль (300 километров) от земли, что намного выше поглощающего эффекта земной атмосферы. Направив телескоп на носовую часть гелиосферы, он обнаружит свет от прибывающих атомов водорода. Измерение того, как длина волны этого света растягивается или сжимается, показывает скорость частиц. В общем, SHIELDS создаст карту для восстановления формы и различной плотности вещества в гелиопаузе.

Эти данные, как надеется Харрис, помогут ответить на мучительные вопросы о том, что такое межзвездное пространство.

Например, астрономы считают , Поместный Bubble в целом составляет около 1/10 тыс  плотной , как большая часть остальной части основного диска галактики. Но мы не знаем деталей - например, равномерно ли распределена материя в Локальном пузыре или собирается в плотные карманы, окруженные ничем?

«Есть много неуверенности в тонкой структуре межзвездной среды - наши карты довольно грубые», - сказал Харрис. «Мы знаем общие очертания этих облаков, но не знаем, что происходит внутри них».

Астрономы также мало знают о магнитном поле галактики. Но это должно оставить след в нашей гелиосфере, который SHIELDS сможет обнаружить, сжимая гелиопаузу определенным образом в зависимости от ее силы и ориентации.

Наконец, изучение того, на что похож наш нынешний график межзвездного пространства, могло бы стать полезным ориентиром на (далекое) будущее. Наша солнечная система только что проходит через наш нынешний участок космоса. Примерно через 50 000 лет мы выйдем из Локального пузыря и отправимся неизвестно к чему.

«Мы действительно не знаем, на что похоже это другое облако, и мы не знаем, что происходит, когда вы переходите границу в это облако», - сказал Харрис. «Есть большой интерес понять, что мы, вероятно, испытаем, когда наша солнечная система совершит этот переход».

Не то чтобы наша солнечная система раньше этого не делала. Харрис объясняет, что за последние четыре миллиарда лет Земля прошла через множество межзвездных сред. Просто теперь у нас есть научные инструменты, чтобы задокументировать это.

«Мы просто пытаемся понять наше место в галактике и то, куда мы направляемся в будущем», - сказал Харрис.

Еще по теме здесь: Космос.

Источник: Щиты Up! Ракета наса запущена для исследования лобового стекла нашей солнечной системы.