Astronomowie uzyskali przełomową wizualizację tego, co nazywają „oddychaniem Układu Słonecznego”. Korzystając z zaawansowanej technologii rentgenowskiej, badacze stworzyli mapę blasku wytwarzanego, gdy wiatr słoneczny – strumień naładowanych cząstek pochodzących ze Słońca – zderza się z ziemską atmosferą i heliosferą, czyli bańką ochronną otaczającą nasz Układ Słoneczny.
Nauka o procesach wymiany ładunku w wietrze słonecznym
Zjawisko odpowiedzialne za to świecenie znane jest jako wymiana ładunku w wietrze słonecznym. Proces ten zachodzi, gdy ciężkie jony wiatru słonecznego, takie jak węgiel i tlen, zderzają się z neutralnymi atomami naszej atmosfery, czyli heliosfery. Podczas tych zderzeń jony „kradną” elektrony z neutralnych atomów, uwalniając energię w postaci miękkiego promieniowania rentgenowskiego.
Odkrycie to jest szczególnie istotne ze względu na tradycyjny sposób postrzegania takich emisji przez astronomów:
- Od zakłócenia do sygnału: Przez wiele lat wymianę ładunku uważano za „szum tła” – irytujące zaburzenie, które zakłócało pomiary gęstości i temperatury plazmy w odległych galaktykach.
- Nowy obszar badań: Tworząc najczystszą jak dotąd mapę tej emisji miękkiego promieniowania rentgenowskiego, naukowcy przekształcili to zjawisko z przeszkody w pełnoprawny i ekscytujący obszar badań.
Mapowanie blasku za pomocą eROSITA
Dane uzyskano za pomocą teleskopu kosmicznego eROSITA, który od wystrzelenia przez Roscosmos w 2019 roku znajduje się na orbicie w drugim punkcie Lagrange’a (L2) – stabilnej pozycji 1,5 miliona kilometrów od Ziemi.
W latach 2019–2021 eROSITA czterokrotnie przeskanowała niebo, dostarczając dane o wysokiej rozdzielczości potrzebne do odróżnienia odległych sygnałów kosmicznych od lokalnej aktywności słonecznej.
„Uświadomiliśmy sobie, że [te zmiany] nie mogą pochodzić z odległych struktur galaktycznych, które są stałe, ale muszą być powiązane ze zjawiskiem znacznie bliższym nam: wymianą ładunków w wietrze słonecznym”.
– Gabriele Ponti, Obserwatorium Astronomiczne Brera
Zrozumienie cykli słonecznych i kontekstu galaktycznego
Izolując lokalne promieniowanie wytwarzane przez wiatr słoneczny, badaczom udało się osiągnąć dwa ważne cele naukowe:
1. Wyraźniejsze spojrzenie na przestrzeń kosmiczną: Udało im się skutecznie odfiltrować „szum”, aby uzyskać niezmieniony obraz promieniowania z odległych galaktyk.
2. Zrozumienie zachowania Słońca: Uzyskali szczegółowe zrozumienie wahań wiatru słonecznego. Badanie pokazuje, że ta emisja promieniowania rentgenowskiego podąża za cyklem słonecznym, zwiększając się w okresach dużej aktywności słonecznej i zmniejszając się podczas minimów słonecznych.
To połączenie jest niezbędne dla heliofizyki – nauki o Słońcu i jego wpływie na Układ Słoneczny. Zrozumienie, w jaki sposób heliosfera zniekształca nasz obraz nieba w promieniach rentgenowskich, jest niezbędne do dokładnej interpretacji „ciepłej fazy” Drogi Mlecznej i plazmy otaczającej naszą galaktykę.
Wniosek
Przekształcając dawne źródło hałasu w narzędzie diagnostyczne, astronomowie mogą teraz wykorzystać oddech Układu Słonecznego, aby lepiej zrozumieć zarówno dynamikę naszego Słońca, jak i wspaniałe struktury Drogi Mlecznej.
