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新视野号证实:太阳风离太阳越远,速度会变得越慢!

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发表于 2020-11-16 16:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
新视野号证实:太阳风离太阳越远,速度会变得越慢!

天文物理 1 week ago

The following article is from 博科园 Author 博科园 科学科普


美国宇航局“新视野号”航天器上搭载围绕冥王星的太阳风(SWAP)仪器,所进行测量提供了一些重要的新见解,这些见解来自于一些曾经探索过的最遥远空间。在新发表在《天体物理学》期刊上的一篇论文中,由西南研究所领导的一个研究小组展示了太阳风(太阳吹出的超音速带电粒子流)是如何在离太阳越来越远的地方演化。以前,只有先驱者10号和先驱者11号以及旅行者1号和旅行者2号任务探索过外太阳系和外日光层。
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太阳风仪器的副首席研究员,也是这项研究的主要作者,SWRI的助理科学家希瑟·埃利奥特(Heather Elliott)博士说:但现在新视野号正在用更现代的科学仪器进行探索,太阳对空间环境的影响远远超出了外行星,太阳风仪器正在向我们揭示环境如何随距离变化的新方面。太阳风充满了围绕太阳系的泡沫状空间区域,称为日光层。
太阳风仪器从外太阳系新视野号收集太阳风的详细每日测量数据,以及外层日光层中其他称为“星际拾取离子”的关键成分。这些星际拾取离子是在来自星际空间的中性物质,进入太阳系并被来自太阳的光,或通过与太阳风离子的电荷交换相互作用而电离时产生。随着太阳风远离太阳,太阳风遇到了越来越多来自星际空间的物质。当星际物质被电离时,太阳风将物质吸走,研究人员理论上会相应地减慢和加热。
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太阳风仪器现在已经检测到并确认了这种预期效果。太阳风仪器团队将来自21至42个天文单位的新视野号太阳风速测量结果,与来自高级组成探测器(ACE)和日地关系天文台(STEREO)航天器1 AU处的速度进行了比较。到了21AU,太阳风仪器似乎可以探测到太阳风的减速,以响应星际物质的拾取。然而,当“新视野号”探测器在33到42个天文单位之间越过冥王星时,太阳风测量速度比1个天文单位的距离慢了6-7%,证实了这一效应。
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除了确认太阳风在很远的距离上变慢外,太阳风温度和密度的变化还可以提供一种手段,来估计新视野号何时会加入终端激波另一侧的旅行者号航天器,这是一个边界标记,在那里太阳风在接近星际介质时变慢到低于音速。旅行者1号在2004年以94 AU穿越了终止冲击,紧随其后的是2007年在84 AU的旅行者2号。基于目前较低的太阳活动水平和较低的太阳风压力,预计自旅行者号穿越以来,终端激波已经移动到离太阳更近的地方。
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外推新视野号测量的当前趋势也表明,终端冲击现在可能比旅行者号相交时更近。新视野号最早,将在2020年代中期达到终结冲击。随着太阳活动周期的增加,压力的增加可能会扩大日光层。这可能会在新视野号有时间到达终端冲击之前,将终端冲击推到旅行者号航天器发现的84-94AU范围内。“新视野号”的外层日光层之旅与旅行者号形成对比,因为与旅行者号在外层日光层经历非常活跃的太阳周期相比,目前的太阳周期相对温和。
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除了测量太阳风之外,新视野号的太阳风仪器极其敏感,同时以前所未有的时间分辨率和广泛空间覆盖范围测量星际拾取离子的低通量。新视野号也是火星以外太阳风中唯一的航天器(1.5AU),因此,在目前温和的太阳周期期间,也是唯一测量太阳风与外层日光层星际物质之间相互作用的航天器。新视野号将成为第一个在终止激波时同时测量太阳风和星际拾取离子的航天器。新视野号极大地提高了我们对遥远行星天体的认识,现在它也揭示了关于太阳及其日光层的新知识。

博科园|研究/来自:西南研究院
参考期刊《天体物理学》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab3e49


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