شکل منظومه شمسی مانند شیرینی کروسان است
به گزارش وبلاگ ستاره، دانشمندان در پژوهشی که نتایج آن به تازگی منتشر شده، به تخمین تازه ای برای شکل هلیوسفر به عنوان لایه محافظ منظومه شمسی دست یافتند که با آنچه تا پیش از این تصور می شد متفاوت است.
تا به امروز تصور بر این بود که هورسپهر (Heliosphere)، حباب عظیمی که از ذرات باردار خورشیدی تشکیل شده، در جایی که منظومه خورشیدی با سرعت زیاد در فضا حرکت می نماید، لبه جلویی منحنی دارد و دمی بلند که در مسیرش کشیده شده است. ولی طبق یک پژوهش تازه، شکل صحیح هلیوسفر عجیب تر و پیچیده تر است؛ چیزی شبیه به یک کروسان که کمی فشرده شده است.
نقشه برداری از هلیوسفر سخت است زیرا نزدیک ترین لبه آن 16 میلیارد کیلومتر از زمین فاصله دارد و تنها دو فضاپیمای وویجر 1 و وویجر 2 ناسا پیروز شده اند به طور مستقیم از مرز منظومه شمسی نمونه برداری نمایند. چیزی که به تنهایی برای ترسیم خطوط هلیوسفر بسیار ناکافی است.
بنابراین دانشمندان این کار را به روش های دیگری انجام داده اند. برای نمونه آن ها اندازه گیری های صورت گرفته روی پرتوهای کیهانی را که ذرات بسیار پرانرژی هستند و از مسافت های بسیار دور به همسایگی ما می رسند، مطالعه نموده اند. پژوهشگران همچنین اتم های خنثی پرانرژی را که پس از تعامل با محیط های میان ستاره ای (دریای وسیعی که آن سوی هلیوسفر قرار گرفته است) به سمت خورشید می فرایند، به دقت رهیابی کردند.
این ردیابی توسط فضپیماهای مختلفی مانند کاوشگر مرز میان ستاره ای ناسا و کاوشگر کاسینی صورت گرفته است. دانشمندان این اطلاعات را در مدل های رایانه ای پردازش و از آن برای ترسیم شکل هلیوسفر استفاده می نمایند.
مطالعه ای که در مارس 2020 (فروردین 1399) در مجله Nature Astronomy به چاپ رسیده، نگاه تازه ای به این داده ها دارد و اندازه گیری یون های حمل شده (Pickup ions) را نیز دخالت می دهد. این اندازه گیری ها توسط کاوشگر افق های نو پلوتو صورت گرفته است که هم اکنون 4.3 میلیارد کیلومتر دورتر از زمین قرار گرفته است.
یون های حمل شده، توسط بادهای خورشیدی (جریان ذرات بارشی که به طور پیوسته از خورشید ساطع می گردد) جابه جا می شوند. این جریان توسط محیط میان ستاره ای محدود شده است و مرز هلیوسفر را شکل داده است. دانشمندان دریافتند که یون های حامل بسیار داغ تر از ذراتی هستند که بخش بیشتر بادهای خورشیدی را تشکیل می دهد و این موضوع باعث شکل عجیب هلیوسفر شده است.
میراو اوفر (Merav Opher)، استاد نجوم دانشگاه بوستون و پژوهشگر اصلی این مطالعه در این زمینه گفت: دو سیال با هم مخلوط شده اند. شما یک مؤلفه خیلی سرد دارید و مؤلفه دیگری از یون های حمل شده که خیلی داغ تر است. اگر شما سیال سرد و گرم داشته باشید و آن ها را در فضا قرار دهید با هم مخلوط نمی شوند بلکه عمدتا به طور جداگانه گسترش می یابند. آنچه ما انجام دادیم این بود که این دو مؤلفه بادهای خورشیدی را از یک دیگر جدا کنیم و شکل سه بعدی هلیوسفر حاصل از آن را مدل سازی نماییم.
شکلی که این پژوهشگران تشخیص دادند شبیه شیرینی کروسان است؛ یک برآمدگی مرکزی خمیده با دو جت که ضمن پیچش از آن دور می شوند.
اوفر در رابطه با شکل مدل سازی شده گفت: از آنجایی که یون های حمل شده، بر ترمودینامیک این جریان سیال تسلط دارند، همه چیز بسیار کروی است؛ اما از سوی دیگر چون این یون ها در پشت شوک پایانی (Termination Shock) سیستم را خیلی سریع ترک می نمایند، کل هلیوسفر در هم فرو می رود.
شوک پایانی، ناحیه مرزی هلیوسفر است که ذرات باد خورشیدی فشار به محیط میان ستاره ای را شروع می نمایند و سرعت آن ها تا زیر سرعت صوت کاهش می یابد.
هرچند با وجود میدان مغناطیسی و جوزمین به عنوان یک محافظ قدرتمند، پرتوهای کیهانی خطری برای زندگی روی زمین محسوب نمی گردد اما به گفته دانشمندان درک بهتر از شکل هلیوسفر کاربردهای گوناگونی دارد. برای نمونه این حباب 75 درصد از پرتوهای کیهانی را که می تواند به فضاپیماها و DNA فضانوردان آسیب برساند، مسدود می نماید. بنابراین دانستن جزئیات اینکه کدام ناحیه از فضا ایمن است به برنامه ریزی برای مأموریت های فضایی یاری خواهد نمود.
عکس کاور: مدل سازی تازه صورت گرفته برای شکل هورسپهر | Credit: Opher, et al
منبع: Space
منبع: دیجیکالا مگ