我們的太陽比想象中移動得更慢

科學家震驚地發現,長期以來被懷疑存在於太陽前方的巨大激波並不存在

研究人員表示,太陽在星際空間中穿梭的速度比之前認為的要慢,這表明長期以來被懷疑存在於太陽前方的巨大激波實際上並不存在。

他們補充說,這些新發現可能會影響科學家對可能危及宇航員的高能宇宙射線的認識。

太陽及其行星被包裹在一個由帶電粒子和磁場組成的泡泡中,稱為太陽圈。太陽圈的邊緣,即它與星際氣體和塵埃碰撞的地方,被稱為日球層頂,標誌著太陽系的外邊界。


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大約四分之一個世紀以來,研究人員一直認為太陽在太空中的移動速度足夠快,以至於我們的太陽圈在穿越星際物質時會產生一種被稱為弓形激波的激波。

“噴氣式飛機突破音障時產生的音爆是弓形激波的一個地球例子,”該研究的主要作者、得克薩斯州聖安東尼奧市西南研究所的太空科學家戴夫·麥科馬斯說。“當噴氣式飛機達到超音速時,它前面的空氣無法足夠快地移開。一旦飛機達到音速,相互作用就會瞬間發生變化,從而產生激波。”

天文學家以前在太空中見過這些等離子體弓形激波,在遙遠恆星周圍的太陽圈對應物被稱為星圈。[來自太空的驚人太陽照片]

麥科馬斯說:“透過詳細研究我們的太陽圈,我們可以更多地瞭解星圈如何在恆星周圍工作的全貌。”

我們速度較慢的太陽
新的觀測結果現在表明,我們的太陽的執行速度比之前認為的要慢。因此,它的移動速度太慢,無法產生弓形激波。

麥科馬斯告訴SPACE.com:“我們現在發現我們的太陽沒有弓形激波——這令人驚訝,有點震驚,現在需要重做很多工作。”“天文學界在過去的二三十年裡研究了一些不存在的東西。”

來自美國宇航局的星際邊界探測器(IBEX)的資料顯示,這艘小型航天器遠端成像我們太陽系邊緣的粒子相互作用性質,揭示我們的太陽正在以大約52,000英里/小時(83,700公里/小時)的速度穿越當地星際雲。這比之前認為的慢了大約7,000英里/小時(11,250公里/小時)——速度的下降本身就會使太陽圈承受的壓力降低約四分之一,足以阻止弓形激波的形成。

麥科馬斯解釋說:“我們用來直接觀察我們相對於當地星際介質運動的儀器更加現代化,可以進行更精確的測量。”

IBEX的資料和早期來自美國宇航局的兩個旅行者號探測器的觀測結果也表明,星際介質的磁場比之前認為的更強。這意味著太陽必須以比之前認為的更快的速度移動才能產生弓形激波。總而言之,這表明太陽上游存在弓形激波的可能性極低。

IBEX任務的首席研究員麥科馬斯說:“雖然弓形激波肯定存在於許多其他恆星的前方,但我們發現我們太陽的相互作用沒有達到形成激波的臨界閾值,因此波浪更準確地描述了我們的太陽圈前方正在發生的事情,很像船弓在水中滑行時產生的波浪。”

太陽圈揭開面紗
更好地瞭解太陽圈可以闡明它如何保護我們免受來自外太空深處的危險高能宇宙射線的侵害。

麥科馬斯說:“太陽圈遮蔽了大約90%的宇宙射線。”“如果不是太陽圈,宇宙射線可能會影響人類的太空旅行,甚至可能影響地球上的事物。有趣的是,也許星圈是恆星周圍生命存在的先決條件,以保護系統免受銀河宇宙輻射的侵害。”

我們的太陽系缺乏弓形激波可能實際上意味著我們比之前認為的更能免受宇宙射線的侵害。

麥科馬斯說:“太陽相對於當地星際介質的執行速度較慢意味著目前太陽圈的壓縮較小,因此有更大的區域可以偏轉宇宙射線。”“然而,在遙遠的過去,當太陽在其繞銀河系的軌道上執行時,它肯定會穿過稠密的雲層,因此太陽圈可能會在當時被擠壓,我們更容易受到銀河輻射的影響。這種情況肯定會在遙遠的未來再次發生。”

科學家們於5月10日在《科學》雜誌的網路版上詳細介紹了他們的發現。

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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