Hat unser Sonnensystem die Form eines entleerten Croissants?

Ein aktualisiertes Modell legt nahe, dass die Form der Einflussblase der Sonne, der Heliosphäre (in Gelb dargestellt), eher eine entleerte Croissantform als die von anderen Forschungen vorgeschlagene Form eines langschwänzigen Kometen sein könnte.

Ein aktualisiertes Modell legt nahe, dass die Form der Einflussblase der Sonne, der Heliosphäre (in Gelb dargestellt), eher eine entleerte Croissantform als die von anderen Forschungen vorgeschlagene Form eines langschwänzigen Kometen sein könnte. (Bildnachweis: Opher et al.)



Die Schutzblase unseres Sonnensystems ist vielleicht doch nicht kometenförmig.



Wissenschaftler haben traditionell postuliert, dass die Heliosphäre, die riesige Blase geladener Teilchen, die die Sonne um sich selbst bläst, eine abgerundete Vorderkante hat, an der das Sonnensystem durch den Weltraum fliegt, mit einem langen Schwanz dahinter. Aber die wahre Form der Heliosphäre ist seltsamer und komplexer, wie eine kürzlich durchgeführte Studie zeigt – so etwas wie ein entleertes Croissant.

Es ist schwierig, die Heliosphäre zu kartieren, da ihr nächster Rand immer noch satte 16 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt ist. Nur zwei Raumsonden, die Sonden Voyager 1 und Voyager 2 der NASA, haben die Grenze direkt abgetastet, und zwei Datenpunkte reichen bei weitem nicht aus, um die Konturen der Heliosphäre zu skizzieren.



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Wissenschaftler haben dies auf andere Weise getan. Sie haben zum Beispiel Messungen von Galaktische kosmische Strahlung , superenergetische geladene Teilchen, die von weitem in unsere Nachbarschaft hineinzoomen. Forscher haben auch „energetische neutrale Atome“ sorgfältig verfolgt, die nach der Interaktion mit dem interstellaren Medium, dem riesigen kosmischen Meer, das sich hinter der Heliosphäre befindet, in die Sonne prallten.

Eine solche Verfolgung wurde von einer Vielzahl von Raumfahrzeugen durchgeführt, darunter der Interstellar Boundary Explorer der NASA und die Sonde Cassini Saturn. Wissenschaftler speisen diese Informationen in Computermodelle ein, die daraus die Form der Heliosphäre abbilden.



Die jüngste Studie wirft einen neuen Blick auf solche Daten und umfasst auch Messungen von 'Aufnahme-Ionen', die von der NASA-Sonde New Horizons Pluto durchgeführt wurden, die derzeit mehr als 6,9 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt ist.

Aufgenommene Ionen werden vom Sonnenwind mitgerissen, dem Strom geladener Teilchen, der kontinuierlich von Die Sonne . (Diese Strömung wird durch das interstellare Medium blockiert, um die Grenze der Heliosphäre zu bilden.) Aufgenommene Ionen sind viel heißer als die Teilchen, die den größten Teil des Sonnenwinds ausmachen, was zu der seltsamen Form der Heliosphäre beiträgt, fanden Studienteammitglieder heraus.

„Es sind zwei Flüssigkeiten miteinander vermischt. Sie haben eine Komponente, die sehr kalt ist und eine Komponente, die viel heißer ist, die Pick-up-Ionen“, führt Hauptautor Merav Opher, Professor für Astronomie an der Boston University, sagte in einer Erklärung .



'Wenn Sie kalte und heiße Flüssigkeit haben und sie in den Weltraum bringen, werden sie sich nicht vermischen - sie entwickeln sich meistens getrennt', sagte Opher. 'Was wir getan haben, war, diese beiden Komponenten von' zu trennen der Sonnenwind und modellieren Sie die resultierende 3D-Form der Heliosphäre.'

Die Heliosphäre verhindert, dass viele kosmische Strahlen, die in diesem animierten Bild als helle Streifen gezeigt werden, die Planeten unseres Sonnensystems erreichen.

Die Heliosphäre verhindert, dass viele kosmische Strahlen, die in diesem animierten Bild als helle Streifen gezeigt werden, die Planeten unseres Sonnensystems erreichen.(Bildnachweis: Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab der NASA)

Sie stellten fest, dass diese Form einem Croissant ähnelt: eine geschwungene zentrale Ausbuchtung, von der sich zwei Strahlen wegrollen.

'Weil die Pick-up-Ionen die Thermodynamik dominieren, ist alles sehr kugelförmig', sagte Opher. 'Aber weil sie das System nach dem Beendigungsschock sehr schnell verlassen, entleert sich die gesamte Heliosphäre.'

Die Beendigungsschock ist die Grenzregion der Heliosphäre, in der Sonnenwindteilchen beginnen, in das interstellare Medium einzudringen und sich auf weniger als die Schallgeschwindigkeit verlangsamen.

Ein besseres Verständnis der Form der Heliosphäre zu erlangen, hat mehrere Anwendungen, sagten Opher und ihre Kollegen. Zum Beispiel blockiert die Blase etwa 75% der galaktischen kosmischen Strahlung, die Raumschiffe und die DNA reisender Astronauten beschädigen kann. Im Detail zu wissen, welche Regionen des Weltraums geschützt sind, könnte Missionsplanern helfen. (Das Leben auf der Erde muss sich vor der galaktischen kosmischen Strahlung keine großen Sorgen machen; das Magnetfeld und die Atmosphäre unseres Planeten bieten eine wirksame Abschirmung.)

Die Studium wurde im März 2020 in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.

Mike Wall ist Autor von „Out There“ (Grand Central Publishing, 2018; illustriert von Karl Tate), einem Buch über die Suche nach außerirdischem Leben. Folgen Sie ihm auf Twitter @michaeldwall. Folgen Sie uns auf Twitter @Spacedotcom oder Facebook.