Τετάρτη, 26 Απριλίου 2017

Νέα δεδομένα για την αλληλεπίδραση του ήλιου με τον γαλαξία. NASA’s Cassini, Voyager Missions Suggest New Picture of Sun’s Interaction with Galaxy

Απεικόνιση της μορφής της ηλιακής αστρόσφαιρας (ηλιόσφαιρας) και της θέσης των διαστημοπλοίων Voyager 1 & 2 βασισμένη σε μετρήσεις των Voyagers και του Cassini. Ο Ήλιος βρίσκεται στο κέντρο. Το Voyager 1 (επάνω) έχει περάσει στον μεσοαστρικό χώρο από τον Αύγουστο του 2012 και «αισθάνεται» τη ροή του μεσοαστρικού αερίου (κόκκινα βέλη) και το μεσοαστρικό μαγνητικό πεδίο (γκρι γραμμές), ενώ το Voyager 2 (κάτω) βρίσκεται ακόμη μέσα στην «ηλιοθήκη», έναν σχεδόν σφαιρικό φλοιό που λειτουργεί ως μια μεγάλης κλίμακας «δεξαμενή» πλάσματος και σηματοδοτεί την αλληλεπίδραση της ηλιακής «φυσαλίδας» με τον μεσοαστρικό χώρο. Η χρωματική κλίμακα δείχνει την κατανομή των ενεργητικών ουδετέρων ατόμων που καταγράφει το Cassini. Τα ενεργητικά ουδέτερα άτομα προκύπτουν από μια διαδικασία ανταλλαγής φορτίου μεταξύ ενεργητικών ιόντων και ουδέτερων σωματιδίων και μπορούν να λειτουργήσουν ως κομιστές σημαντικών πληροφοριών προερχόμενα από πολύ απομακρυσμένες περιοχές της ηλιόσφαιρας. (b) Σε αντίθεση με την παλαιότερη θεωρητική αντίληψη, η μορφή της ηλιόσφαιρας είναι περισσότερο συμμετρική και μοιάζει με μια σφαιρική «φυσαλίδα». New data from NASA’s Cassini, Voyager and Interstellar Boundary Explorer missions show that the heliosphere — the bubble of the sun’s magnetic influence that surrounds the inner solar system — may be much more compact and rounded than previously thought. The image on the left shows a compact model of the heliosphere, supported by this latest data, while the image on the right shows an alternate model with an extended tail. The main difference is the new model’s lack of a trailing, comet-like tail on one side of the heliosphere. This tail is shown in the old model in light blue. Credits: Dialynas, et al. (left); NASA (right)

Μέχρι σήμερα η θεωρητική έρευνα για την ηλιόσφαιρα υποστήριζε πως η μορφή της μοιάζει περισσότερο με μαγνητόσφαιρας. Η τελική πειραματική επιβεβαίωση πως η θεώρηση αυτή δεν είναι ακριβής, ήρθε πρόσφατα από ερευνητές της Ακαδημίας Αθηνών και του Applied Physics Laboratory/Johns Hopkins University, µέσω της δημοσίευσης των αποτελεσμάτων τους στο περιοδικό Nature Astronomy στις 24 Απριλίου 2017.

Ύστερα από 55 χρόνια επιστημονικής έρευνας, οι συνδυασμένες μετρήσεις των διαστημοπλοίων Voyager 1, Voyager 2 και Cassini αποδεικνύουν ότι οι μεταβολές του ηλιακού ανέμου εκτείνονται έως τα όρια της ηλιόσφαιρας κατά τη διάρκεια του 11ετούς ηλιακού κύκλου και υποδεικνύουν πως αυτή αλληλεπιδρά µε το μεσοαστρικό αέριο ως μία διαμαγνητική «φυσαλίδα» πλάσματος.

Η ηλιόσφαιρα είναι μια εκτεταμένη περιοχή που κυριαρχείται από τη ροή του ηλιακού ανέμου, περιλαμβάνει το ηλιακό µας σύστημα και εκτείνεται σε αποστάσεις ως και 120 φορές μεγαλύτερες από την απόσταση Γης-Ήλιου. Από το 1961, το σχήμα και η αλληλεπίδρασή της με το μεσοαστρικό αέριο, περιγραφόταν στο πλαίσιο δύο σημαντικά διαφορετικών θεωρητικών μοντέλων: ενός μοντέλου τύπου μαγνητόσφαιρας (όπως εκείνη της Γης) µε μαγνητοουρά που θα μπορούσε να εκτείνεται σε αποστάσεις μεγαλύτερες κατά τουλάχιστον 1000 φορές από την απόσταση Γης-Ηλίου, και ενός μοντέλου που προέβλεπε μία περισσότερο συμμετρική, σχεδόν σφαιρική δομή που αλληλεπιδρά με ένα μεγάλης κλίμακας μεσοαστρικό μαγνητικό πεδίο.

Many other stars show tails that trail behind them like a comet’s tail, supporting the idea that our solar system has one too. However, new evidence from NASA’s Cassini, Voyager and Interstellar Boundary Explorer missions suggest that the trailing end of our solar system may not be stretched out in a long tail. From top left and going counter clockwise, the stars shown are LLOrionis, BZ Cam and Mira. Credits: NASA/HST/R.Casalegno/GALEX

Μετρήσεις Ενεργητικών Ουδετέρων Σωματιδίων (ΕΝΑ) από το πείραμα Magnetospheric IMaging Instrument (MIMI) του διαστημοπλοίου Cassini σε συνδυασμό µε μετρήσεις ενεργητικών ιόντων από τα πειράματα Low Energy Charged Particle (LECP) στα Voyager 1 και 2, δείχνουν πως η ηλιόσφαιρα αποκρίνεται στις αλλαγές της ροής του ηλιακού ανέμου μέσα στη διάρκεια του 11-ετούς ηλιακού κύκλου και εντός ενός σύντομου χρονικού διαστήματος, περίπου 2-3 ετών. Η απόκριση της ηλιόσφαιρας, µμάλιστα, εμφανίζει παρόμοια συμπεριφορά σε αυτές τις αλλαγές, τόσο προς την κατεύθυνση της αιχμής της («ρύγχος»), όπου συναντά την εισερχόμενη ροή του μεσοαστρικού αερίου, όσο και προς την αντιδιαμετρική κατεύθυνση, εκείνη της «ουράς».

Η έξοδος του Voyager 1 στο μεσοαστρικό χώρο συνοδεύτηκε από ένα σύνολο εντυπωσιακών μετρήσεων, όπου, μεταξύ άλλων αποτελεσμάτων, διαπιστώθηκε η ύπαρξη ενός πολύ ισχυρότερου μαγνητικού πεδίου από αυτό που αναμενόταν θεωρητικά. Τα παραπάνω αποτελέσματα, σε συνδυασμό µε την εξακρίβωση πως η πίεση του πλάσματος μέσα στην «ηλιοθήκη» (μια περιοχή, «φλοιός», µεταξύ του κρουστικού κύματος παύσης και της ηλιόπαυσης) είναι σημαντικά μεγαλύτερη από εκείνη του μαγνητικού πεδίου, υποδεικνύουν πως η ηλιόσφαιρα είναι μια σχεδόν συμμετρική «φυσαλίδα» πλάσματος που εμφανίζει διαμαγνητική συµπεριφορά: «αντιστέκεται» στη ροή του μεσοαστρικού αερίου που περιτυλίγεται γύρω από την ηλιόσφαιρα, λίγο έως πολύ, όπως το νερό ρέει γύρω από ένα βότσαλο σε ένα ποτάμι.

Η Ακαδημία Αθηνών συμμετέχει ενεργά στην έρευνα των ορίων του ηλιακού µας συστήματος µέσω των ερευνητών του Γραφείου Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας και του Ακαδημαϊκού Καθηγητή Σταμάτιου Μ. Κριμιζή, επικεφαλής του Γραφείου και των πειραμάτων LECP στα Voyager 1 και 2, αλλά και του πειράματος MIMI στο Cassini (έως το έτος 2015).

Επίσημες ανακοινώσεις των αποτελεσμάτων εμφανίζονται στους παρακάτω συνδέσμους: 

Nature Astronomy Journal: Dialynas, K., S. M. Krimigis, D. G. Mitchell, R. B. Decker & E. C. Roelof, The bubble-like shape of the heliosphere observed by Voyager and Cassini. Nat. Astron. 1, 0115 (2017). https://www.nature.com/articles/s41550-017-0115

European Geosciences Union (highlighted announcement, abstracts of special, public interest, 25/04/2017): http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2017/orals/24849

Johns Hopkins University/Applied Physics Laboratory: http://www.jhuapl.edu/newscenter/pressreleases/2017/170424.asp

Πηγή: imerisia.gr