Астрономи отримали революційну візуалізацію того, що вони називають «диханням Сонячної системи». Використовуючи передові рентгенівські технології, дослідники нанесли на карту свічення, що виникає при зіткненні сонячного вітру – потоку заряджених частинок від Сонця – з атмосферою Землі та геліосферою, захисним міхуром, що оточує нашу Сонячну систему.
Наука про процеси обміну зарядами в сонячному вітрі
Феномен, відповідальний за це світіння, відомий як обмін зарядами в сонячному вітрі. Цей процес відбувається, коли важкі іони у складі сонячного вітру, такі як вуглець та кисень, стикаються з нейтральними атомами у нашій атмосфері чи геліосфері. Під час цих зіткнень іони «крадуть» електрони у нейтральних атомів, вивільняючи енергію у вигляді м’якого рентгенівського випромінювання.
Це відкриття особливо важливе через те, як астрономи традиційно сприймали такі випромінювання:
- Від перешкоди до сигналу: Протягом багатьох років обмін зарядами вважався «фоновим шумом» — прикрою перешкодою, яка заважала вимірюванням щільності та температури плазми в далеких галактиках.
- Нова область досліджень: Створивши найчіткішу на сьогоднішній день карту цього м’якого рентгенівського випромінювання, вчені перетворили це явище з перешкоди на повноцінну та захоплюючу область досліджень.
Картування світіння за допомогою eROSITA
Дані були отримані за допомогою космічного телескопа eROSITA, який з моменту запуску Роскосмосом в 2019 році знаходиться на орбіті в другій точці Лагранжа (L2) – стабільної позиції в 1,5 мільйонах кілометрів від Землі.
У період з 2019 по 2021 рік eROSITA чотири рази сканувала небо, надавши дані високої роздільної здатності, необхідні для того, щоб відрізнити далекі космічні сигнали від локальної сонячної активності.
«Ми зрозуміли, що [ці варіації] не можуть виходити від далеких галактичних структур, які є постійними, а повинні бути пов’язані з явищем, що знаходиться набагато ближче до нас: обміном зарядами сонячного вітру».
— Габріеле Понті, астрономічна обсерваторія Брера
Розуміння сонячних циклів та галактичного контексту
Ізолювавши локальне випромінювання, викликане сонячним вітром, дослідники змогли досягти двох найважливіших наукових цілей:
1. Більш чіткий погляд на глибокий космос: ** Їм вдалося успішно відфільтрувати «шум», отримавши незмінене зображення випромінювання далеких галактик.
2. Розуміння поведінки Сонця: Вони отримали детальне уявлення про те, як коливається сонячний вітер. Дослідження показує, що це рентгенівське випромінювання слідує сонячному циклу**, посилюючись у періоди високої сонячної активності та слабшаючи під час сонячних мінімумів.
Цей зв’язок життєво важливий для геліофізики — науки про Сонце та його вплив на Сонячну систему. Розуміння того, як геліосфера спотворює наш огляд рентгенівського неба, необхідне для точної інтерпретації «теплої фази» Чумацького Шляху та плазми, що оточує нашу галактику.
Висновок
Перетворивши колишнє джерело перешкод на діагностичний інструмент, астрономи тепер можуть використовувати «дихання» Сонячної системи, щоб краще зрозуміти як динаміку нашого Сонця, так і грандіозні структури Чумацького Шляху.
