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科学家首次对太阳系边缘压力进行了测量 结果完全超出预期

  • 科学
  • 2019-10-09 09:11:34

在太阳系的边界,压力很高。这种压力,等离子体,磁场以及离子,宇宙射线和电子等粒子在流动和碰撞时会相互作用,这种压力最近由科学家首次进行了测量,结果发现它比预期的要大。

利用来自美国宇航局旅行者号航天器的银河宇宙射线的观测结果,科学家计算了太阳系外围区域(称为日鞘)中粒子的总压力。在接近90亿英里的地方,这个区域很难研究。但是旅行者号飞船的独特定位和太阳事件的适当时机使对日鞘的测量成为可能。结果有助于科学家了解太阳如何与周围环境相互作用。

新泽西普林斯顿大学的天文学家,新研究的主要作者杰米·兰金(Jamie Rankin)表示:“将以前的研究所得的知识加总起来,我们发现我们的新价值仍比迄今为止测得的价值还要大。”“它说,目前还没有考虑到压力的其他一些方面可能会有所贡献。”

在地球上,气压是由重力吸引的空气分子产生的。在太空中,还有离子和电子等粒子所产生的压力。这些被太阳加热和加速的粒子形成了一个巨大的气球,称为日球层,延伸了数百英里,经过了冥王星。该区域的边缘是太阳的磁力影响结束的地方,在该边缘处,太阳的影响被其他恒星和星际空间的粒子的压力所克服。(它的引力影响范围更远,因此太阳系本身也范围更远。)

为了测量日鞘的压力,科学家们使用了旅行者号飞船,自1977年以来,旅行者号一直稳定地离开太阳系。在观测时,旅行者1号已经在星际空间的太阳系层外,而旅行者2号仍留在日鞘中。

兰金说:“这次活动确实有一个独特的时机,因为我们是在旅行者1号进入当地星际空间后才看到的。”“虽然这是旅行者号首次看到的事件,但我们仍可以继续观察数据中的更多内容,以观察日鞘和星际空间中的事物如何随时间变化。”

科学家使用了一个称为全球合并相互作用区域的事件,该事件是由太阳活动引起的。太阳会定期爆发,并像冠状物质抛射一样释放出巨大的粒子爆发。随着一系列此类事件传播到太空,它们可以合并成一个巨大的前沿,从而产生磁场推动的等离子体波。

当这样的波浪在2012年到达日鞘时,被旅行者2号发现。该波浪使银河系宇宙射线的数量暂时减少。四个月后,科学家在星际空间中跨过太阳系边界的旅行者1号观测到的观测值也出现了类似的下降。

了解了航天器之间的距离后,他们就可以计算出日鞘的压力以及声速。在日鞘中,声音以每秒300公里的速度传播,这比通过空气传播的速度快一千倍。

科学家指出,两架航天器的银河宇宙射线变化并不完全相同。在日鞘内部的旅行者2号上,宇宙飞船周围各个方向的宇宙射线数量都减少了。但是在旅行者1号,在太阳系外,只有垂直于该区域磁场传播的银河宇宙射线减少了。这种不对称性表明,当波穿过太阳系边界传播时,会发生某些事情。

兰金说:“试图了解为什么在日光鞘内外宇宙射线的变化是不同的,这仍然是一个悬而未决的问题。”

研究太阳系边界区域内的压力和声速可以帮助科学家了解太阳如何影响星际空间。这不仅使我们了解了自己的太阳系,还使我们了解了其他恒星和行星系统周围的动力学。

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