Астрофизики добрались до межзвездного магнитного поля

На основании наблюдений со спутника IBEX (НАСА) за частицами, летящими из космоса к Солнцу, и моделирования удалось определить параметры межзвездного магнитного поля.

Американский научно-исследовательский спутник  IBEX (Interstellar Boundary Explorer — «Исследователь межзвёздных границ»),  запущенный в 2008 году,  предназначен для изучения взаимодействия солнечного ветра с межзвёздным веществом. Сразу же после запуска он обнаружил в космосе странную область в виде длинной и тонкой полосы, через которую в сторону Солнца проходило больше частиц, чем в других местах. Происхождение так называемой IBEX-ленты было непонятно, но само ее существование открыло двери для наблюдения того, что лежит за пределами Солнечной системы, аналогично тому, как капли дождя на стекле могут рассказать нам о происходящем за окном.

Используя данные IBEX и моделирование границы гелиосферы – гигантского магнитного пузыря, окружающего нашу Солнечную систему, астрофизики сумели определить силу и направление магнитного поля вне гелиосферы. Таким образом, они сумели получить информацию о межзвездных магнитных  полях. Результаты работы опубликованы в последнем номере Astrophysical Journal Letters. Среди ее авторов известный российский астроном Николай Погорелов, представляющий сейчас университет Алабамы в Хантсвилле.

Исследователи основывались на наиболее вероятной  гипотезе образования ленты, в которой полагалось, что идущие к Солнцу частицы на самом деле являются частицами солнечного ветра, отраженными от межзвездного магнитного поля. Солнечный ветер – это поток заряженных частиц, порожденных Солнцем, и разлетающихся от него во все стороны. На краю гелиосферы они взаимодействуют с межзвездной плазмой,  их движение замедляется и становится более сложным. Это происходит на дальностях где-то в два раза превышающих расстояние до Плутона. Космический аппарат Вояджер 1 пересек границу так называемой ударной волны  на расстоянии 94 астрономических единицы (более 14 млрд. км).

Некоторые протоны солнечного ветра получают в этой области электроны, что превращает их в нейтральные атомы водорода и позволяет им пересечь границу  так называемой гелиопаузы, поскольку на них уже не действует магнитное поле. Напомним, что магнитное поле заставляет заряженные частицы вращаться по окружности или двигаться по спирали вокруг линий магнитного поля.

Попав в межзвездную среду, атомы водорода могут потерять электрон и начать вращаться в  межзвездном магнитном поле. Некоторые из этих частиц могут при удачном стечении обстоятельств подобрать другой электрон так, что отправятся обратно к Земле, и там столкнутся с детектором IBEX.  Эти частицы несут информацию о взаимодействии с межзвездным магнитным полем, и могут дать нам беспрецедентное понимание особенностей той области пространства.

Например, наиболее и наименее энергичные частицы должны приходить из разных областей пространства, что дает информацию о том, как межзвездное магнитное поле взаимодействует с гелиосферой.

До этого только космический аппарат Вояджер 1 делал прямые наблюдения межзвездного магнитного поля, но лишь вблизи гелиопаузы, где оно искажается. Данный анализ обеспечивает определение магнитного поля за ее пределами. В целом и те и другие результаты хорошо согласуются.

По материалам Центра космических полетов Годдарда (NASA)