Астрономы получили революционную визуализацию того, что они называют «дыханием Солнечной системы». Используя передовые рентгеновские технологии, исследователи нанесли на карту свечение, возникающее при столкновении солнечного ветра — потока заряженных частиц от Солнца — с атмосферой Земли и гелиосферой, защитным пузырем, окружающим нашу Солнечную систему.
Наука о процессах обмена зарядами в солнечном ветре
Феномен, ответственный за это свечение, известен как обмен зарядами в солнечном ветре. Этот процесс происходит, когда тяжелые ионы в составе солнечного ветра, такие как углерод и кислород, сталкиваются с нейтральными атомами в нашей атмосфере или гелиосфере. Во время этих столкновений ионы «крадут» электроны у нейтральных атомов, высвобождая энергию в виде мягкого рентгеновского излучения.
Это открытие особенно важно из-за того, как астрономы традиционно воспринимали подобные излучения:
- От помехи к сигналу: В течение многих лет обмен зарядами считался «фоновым шумом» — досадной помехой, мешавшей измерениям плотности и температуры плазмы в далеких галактиках.
- Новая область исследований: Создав самую четкую на сегодняшний день карту этого мягкого рентгеновского излучения, ученые превратили это явление из препятствия в полноценную и захватывающую область исследований.
Картирование свечения с помощью eROSITA
Данные были получены с помощью космического телескопа eROSITA, который с момента запуска Роскосмосом в 2019 году находится на орбите во второй точке Лагранжа (L2) — стабильной позиции в 1,5 миллионах километров от Земли.
В период с 2019 по 2021 год eROSITA четырежды сканировала небо, предоставив данные высокого разрешения, необходимые для того, чтобы отличить далекие космические сигналы от локальной солнечной активности.
«Мы поняли, что [эти вариации] не могут исходить от далеких галактических структур, которые постоянны, а должны быть связаны с явлением, находящимся гораздо ближе к нам: обменом зарядами солнечного ветра».
— Габриэле Понти, астрономическая обсерватория Брера
Понимание солнечных циклов и галактического контекста
Изолировав локальное излучение, вызванное солнечным ветром, исследователи смогли достичь двух важнейших научных целей:
1. Более четкий взгляд на глубокий космос: Им удалось успешно отфильтровать «шум», получив неизмененное изображение излучения далеких галактик.
2. Понимание поведения Солнца: Они получили детальное представление о том, как колеблется солнечный ветер. Исследование показывает, что это рентгеновское излучение следует солнечному циклу, усиливаясь в периоды высокой солнечной активности и ослабевая во время солнечных минимумов.
Эта связь жизненно важна для гелиофизики — науки о Солнце и его влиянии на Солнечную систему. Понимание того, как гелиосфера искажает наш обзор рентгеновского неба, необходимо для точной интерпретации «теплой фазы» Млечного Пути и плазмы, окружающей нашу галактику.
Заключение
Превратив прежний источник помех в диагностический инструмент, астрономы теперь могут использовать «дыхание» Солнечной системы, чтобы лучше понять как динамику нашего Солнца, так и грандиозные структуры Млечного Пути.
