Проясняется форма межзвёздного магнитного поля, окружающего Солнечную систему

Кажется, новые наблюдения околоземных космических аппаратов способны помочь в выяснении ориентации магнитного поля, окружающего пузырь солнечной гелиосферы.

Натан Швадрон (Nathan Schwadron) и его коллеги из Нью-Гемпширского университета в Дареме (США) представили результаты анализа данных «Исследователя межзвёздных границ» (Interstellar Boundary Explorer, IBEX) — космического аппарата, принадлежащего НАСА.

Модель искажения межзвёздного магнитного поля гелиосферой. Красная стрелrа показывает направление, в котором Солнечная система движется через Галактику. (Здесь и ниже иллюстрации NASA / IBEX / UNH.)

IBEX, вращающийся вокруг Земли, на первый взгляд кажется менее информативным средством исследования границ гелиосферы, чем тот же «Вояджер-1», к этим границам припавший. Этот околоземный аппарат регистрирует поток атомов, формирующийся на границе гелиосферы, где он образуется из заряженных частиц звёздного ветра. Заряженные атомы звёздного ветра, дующего вокруг Солнечной системы, сталкиваются там с электронами или нейтральными атомами, уже находящимся на границе гелиосферы, после чего, захватив электрон, становятся нейтральными сами. Отныне они более не отклоняются гелиосферой, а потому могут проникнуть внутрь неё, достигая IBEX у Земли.

С 2009 года учёные, работавшие с IBEX, стали замечать, что с одного направления таких нейтральных атомов приходит больше, чем с других. То есть получается, что у звёздного ветра есть некое направление, что-то вроде ленты, опоясывающей границы гелиосферы.

Г-н Швадрон заинтересовался: а может ли эта неравномерность звёздного ветра быть как-то связана с неравномерностью прихода космических лучей? На земных детекторах с некоторых направлений часто регистрируют больше космических лучей, чем с других, чего, казалось бы, быть не должно. В то же время попытки выяснить это изнутри системы, откуда лучей приходит больше, архитрудны. Из-за солнечной активности и соответствующих изменений в гелиосфере, отклоняющей космические лучи, это во многом похоже на определение направления ветра при движении на велосипеде со скоростью 10 м/с при скорости ветра в 5 м/с. То есть отделить разные ряды факторов друг от друга — почти подвиг.

В общем, Натан Швадрон & Co построили модель, в которой предполагалось, что космические лучи приходят равномерно со всех сторон, однако взаимодействие межзвёздного магнитного поля в нашем районе Галактики с гелиосферой, деформирующей линии такого магнитного поля, искажают картину, частично отклоняя эти лучи с их первоначальных направлений. Если это так, то моделирование позволило бы до некоторой степени выяснить ориентацию межзвёздного магнитного поля даже без выхода в действительно межзвёздное пространство.

Моделирование по данным IBEX: космические лучи должны приходить к земному наблюдателю так, как показано вверху (чем ближе к синему — тем слабее лучи). Это почти совпадает с тем, что есть на практике (внизу).

После проведения необходимых вычислений учёные сравнили итоги моделирования с наблюдаемой картиной неравномерностей поступающих к нам космических лучей. Увы, хотя результаты моделирования были весьма близки к реальной картине, на данном этапе мы не можем быть уверены в том, что лишь межзвёздное магнитное поле и гелиосфера влияют на космические лучи, которые достигают Земли. Впрочем, это в любом случае важные указания на параметры магнитного поля, огибающего пузырь нашей гелиосферы.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.

Подготовлено по материалам НАСА.