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NASA卫星首度捕捉到太阳系尾巴

2013-12-25 11:17| 点击快速提问| 查看: 573

摘要: 大家都知道彗星有尾巴,但你知道太阳系也有尾巴吗?美国航空航天局利用〝星际边界探测器〞(IBEX)卫星首次测绘出太阳系尾巴的结构,它的形状就像一个有四片叶子的三叶草。从heliotail动画中截取的正面图(NASA)科 ...


大家都知道彗星有尾巴,但你知道太阳系也有尾巴吗?美国航空航天局利用〝星际边界探测器〞(IBEX)卫星首次测绘出太阳系尾巴的结构,它的形状就像一个有四片叶子的三叶草。


从heliotail动画中截取的正面图(NASA)

科学家们结合〝星际边界探测器〞卫星前三年拍摄的照片,在7月10日版的〝天体物理学杂志〞上发表的一篇论文中介绍了这条称为日光层尾(heliotail,heliosphere+tail)的太阳系尾巴。

首次测绘出太阳系尾巴 填补星际地图空白

虽然望远镜已经发现围绕其他恒星的类似尾巴,我们的太阳能否产生一条却难以谋面。日光层尾中发现的粒子在日光层(Heliosphere)中并不发光,因此无法使用常规仪器发现。日光层主要由太阳风及太阳磁场造成,目前被认为是太阳系的最远边界。


日光层艺术概念图,由太阳风和太阳磁场在太空中产生泡形。(NASA)

论文的主要作者IBEX首席研究员大卫.麦科马斯说,〝通过研究中性原子,IBEX首次观测到heliotail。以前有许多模型假设了heliotail的可能形状,但我们没有实际观测到。我们绘制太阳系尾巴扫过的场景,但我们甚至无法推测它的真实样子。〞

IBEX测量了太阳系的边界处发生碰撞产生的中性粒子。高能中性原子成像技术基于中性粒子的路径不会受到太阳磁场的影响这一事实。碰撞后粒子沿直线运动。因此,通过观察中性粒子来自何处即可以发现这些遥远空间发生的事件。

NASA的IBEX专案科学家阿里克.波斯纳说,〝自从2008年起,IBEX的发现让我们惊讶,包括一条以前未知的横跨星际边界的高能中性粒子带。IBEX拍摄的heliotail照片填补了以前星际地图上的空白,我们成为太阳物理学科学快速发展的第一手证人。〞


太阳系尾巴示意图。白色的是速度较慢的太阳风,红色部分则是速度较快的太阳风(NASA)

通过结合IBEX前三年的观测图像,研究小组发现heliotail结合了快速和慢速移动粒子。侧面两个叶有较慢的粒子,上下两个叶有较快的粒子。四叶的形状可以归因于过去几年中,太阳在其两极附近释放出的太阳风的速度快,在赤道附近释出的太阳风风力放缓。这是太阳11年活动周期近阶段的常见模式。

但是四叶尾巴的形状不和太阳系完全一致。整个形状有轻微转动,表明在它远离太阳时受到磁场的影响,移动时,带电粒子开始沿本地星系的磁场被轻推入一个新的方向。


此动画显示带电的太阳粒子离开太阳的路径,沿着磁力线运动。太阳粒子撞击氢原子后结合其电子成为中性。(NASA/Goddard Space Flight Center)

科学家不知道尾巴有多长,但认为它最终会消失,并与其余的星际空间变得难以区分。科学家们正在基于新的观测改进对太阳系的电脑类比,增加对太阳系尾巴的了解。


产生日光层的条件,即向外推的恒星风和向内推的星际气体达到平衡,这种现象如此普遍,也许大多数恒星具有类似的结构,称为astrosphere。图中显示各种望远镜拍摄的三个这样的astrosphere照片。(NASA/ESA/JPL-Caltech)

据维琪百科,星际边界探测器是美国国家航空航天局一颗旨在绘制太阳系和星际空间边界地图的人造卫星,由飞马座XL火箭于2008年10月19日成功发射。这颗卫星的负载包括两台高能中性原子(ENA)成像仪、IBEX-Hi和IBEX-Lo。IBEX探测器获得的资料多次震惊了科学界,并推翻了旧理论。首次震惊是因为它发现了一次窄带高能中性原子喷射。然后它发现了此带随时间的移动。另一项令人惊讶的发现是未找到弓形激波。推翻弓形激波理论造成了巨大的影响,因为几十年来的研究都是以其为基础的。


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