自從美國發射了“ 旅行者”系列探測器之後,全世界人民都非常關注這項探測活動帶來的結果,因為它能幫助人們了解巨集觀上的宇宙,大約在一年前,美國“旅行者2號”探測器飛出了日球層,成為繼“旅行者1號”之後,第二個進入星際空間的人類探測器。
本週出版的新一期《自然·天文學》雜誌刊發了一組論文,詳解了“旅行者2號”傳回的首批“星際穿越”資料,讓人們得以窺見太陽系與星際空間的邊界,這個畫面是非常難以見到的圖景。
美國航天局噴氣推進實驗室在一份公報中介紹,“旅行者2號”搭載了5個科學探測器,此次發表的5篇論文,每篇側重解釋一個探測裝置所獲得的資料。在論文中,研究人員確認,“旅行者2號”於2018年11月5日飛出日球層,當時探測器距離太陽180億公里,訊號以光速傳回地球要超過16小時。
研究人員描述日球層猶如 太陽風吹出的巨大“氣泡”,太陽系行星都處“氣泡”之內,“旅行者1號”2012年飛出日球層時距離太陽183億公里,之前科學家並不清楚這個“氣泡”究竟有多大。這兩個探測器“穿越”位置,可以作為研究日球層結構提供線索,美國艾奧瓦大學學者比爾·庫爾思說,通過對比兩個探測器的穿越點可基本看出日球層形狀是對稱的。
日球層頂是日球層最外緣邊界,太陽風與星際風在這裡達到平衡。科學家認為日球層頂會隨太陽活動移動,就好像肺部隨著呼吸擴張和收縮一樣。
太陽系與星際空間的邊界地帶充斥著哪些物質?“旅行者2號”也獲得一些線索。進入星際空間時,它搭載的高能粒子探測儀檢測到日球層粒子數量驟降,同時宇宙射線量劇增並保持在高水平。此前“旅行者1號”發現日球層可以將地球及其他行星受到的宇宙射線輻射減少七成以上。兩個探測器獲得的資料均顯示,它們完成穿越時周圍等離子體密度劇增。等離子體是由正負離子、電子及中性粒子組成的特殊物質形態。科學家此前已知,日球層內的等離子體熾熱而稀疏,星際空間內的等離子體冰冷而密實。
參與研究的艾奧瓦大學榮譽教授唐納德·格尼特說,最新資料表明“那種認為太陽風在深入宇宙空間時逐漸減弱的老觀點是不正確的”。等離子體密度劇烈變化意味著,太陽系和星際空間之間有一個明確邊界。“旅行者2號”資料證實,星際空間邊界的等離子體溫度確實低於日球層內等離子體,但比此前預期略高。資料還顯示,“旅行者2號”飛離日球層前等離子體密度也曾略微升高,表明等離子體在日球層內緣和外緣經過了兩次壓縮,但尚無法解釋原因。
“旅行者”探測器向我們展示了太陽與填充銀河系恆星間大部分空間的物質是如何相互作用的,通過兩次“穿越”星際空間,我們可以總結一些規律,找出日球層的特徵。
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