我们的太阳比想象中移动得更慢

科学家震惊地发现,长期以来被怀疑存在于太阳前方的巨大激波并不存在

研究人员表示,太阳在星际空间中穿梭的速度比之前认为的要慢,这表明长期以来被怀疑存在于太阳前方的巨大激波实际上并不存在。

他们补充说,这些新发现可能会影响科学家对可能危及宇航员的高能宇宙射线的认识。

太阳及其行星被包裹在一个由带电粒子和磁场组成的泡泡中,称为太阳圈。太阳圈的边缘,即它与星际气体和尘埃碰撞的地方,被称为日球层顶,标志着太阳系的外边界。


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大约四分之一个世纪以来,研究人员一直认为太阳在太空中的移动速度足够快,以至于我们的太阳圈在穿越星际物质时会产生一种被称为弓形激波的激波。

“喷气式飞机突破音障时产生的音爆是弓形激波的一个地球例子,”该研究的主要作者、得克萨斯州圣安东尼奥市西南研究所的太空科学家戴夫·麦科马斯说。“当喷气式飞机达到超音速时,它前面的空气无法足够快地移开。一旦飞机达到音速,相互作用就会瞬间发生变化,从而产生激波。”

天文学家以前在太空中见过这些等离子体弓形激波,在遥远恒星周围的太阳圈对应物被称为星圈。[来自太空的惊人太阳照片]

麦科马斯说:“通过详细研究我们的太阳圈,我们可以更多地了解星圈如何在恒星周围工作的全貌。”

我们速度较慢的太阳
新的观测结果现在表明,我们的太阳的运行速度比之前认为的要慢。因此,它的移动速度太慢,无法产生弓形激波。

麦科马斯告诉SPACE.com:“我们现在发现我们的太阳没有弓形激波——这令人惊讶,有点震惊,现在需要重做很多工作。”“天文学界在过去的二三十年里研究了一些不存在的东西。”

来自美国宇航局的星际边界探测器(IBEX)的数据显示,这艘小型航天器远程成像我们太阳系边缘的粒子相互作用性质,揭示我们的太阳正在以大约52,000英里/小时(83,700公里/小时)的速度穿越当地星际云。这比之前认为的慢了大约7,000英里/小时(11,250公里/小时)——速度的下降本身就会使太阳圈承受的压力降低约四分之一,足以阻止弓形激波的形成。

麦科马斯解释说:“我们用来直接观察我们相对于当地星际介质运动的仪器更加现代化,可以进行更精确的测量。”

IBEX的数据和早期来自美国宇航局的两个旅行者号探测器的观测结果也表明,星际介质的磁场比之前认为的更强。这意味着太阳必须以比之前认为的更快的速度移动才能产生弓形激波。总而言之,这表明太阳上游存在弓形激波的可能性极低。

IBEX任务的首席研究员麦科马斯说:“虽然弓形激波肯定存在于许多其他恒星的前方,但我们发现我们太阳的相互作用没有达到形成激波的临界阈值,因此波浪更准确地描述了我们的太阳圈前方正在发生的事情,很像船弓在水中滑行时产生的波浪。”

太阳圈揭开面纱
更好地了解太阳圈可以阐明它如何保护我们免受来自外太空深处的危险高能宇宙射线的侵害。

麦科马斯说:“太阳圈屏蔽了大约90%的宇宙射线。”“如果不是太阳圈,宇宙射线可能会影响人类的太空旅行,甚至可能影响地球上的事物。有趣的是,也许星圈是恒星周围生命存在的先决条件,以保护系统免受银河宇宙辐射的侵害。”

我们的太阳系缺乏弓形激波可能实际上意味着我们比之前认为的更能免受宇宙射线的侵害。

麦科马斯说:“太阳相对于当地星际介质的运行速度较慢意味着目前太阳圈的压缩较小,因此有更大的区域可以偏转宇宙射线。”“然而,在遥远的过去,当太阳在其绕银河系的轨道上运行时,它肯定会穿过稠密的云层,因此太阳圈可能会在当时被挤压,我们更容易受到银河辐射的影响。这种情况肯定会在遥远的未来再次发生。”

科学家们于5月10日在《科学》杂志的网络版上详细介绍了他们的发现。

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大众科学. 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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