Покидая Солнечную систему: в ИКИ РАН объяснили неожиданные данные «Вояджеров»
Когда космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» впервые в истории покидали Солнечную систему, они зафиксировали границу гелиосферы, своего рода «пузыря», образуемого солнечным ветром. И она оказалась гораздо тоньше, чем предполагали теоретические расчеты. Лишь десятилетие спустя астрофизики из Института космических исследований РАН смогли установить причину этого загадочного факта.
Солнечная система обдувается непрерывными потоками солнечного ветра, которые практически не пропускают излучение извне. Но по мере удаления от нашей звезды поток ее частиц слабеет и в определенной точке уравновешивается с разреженной галактической плазмой. Пространство, где это происходит, называется гелиопаузой, а объем внутри нее — гелиосферой.
Структура гелиосферы была теоретически описана еще советскими учеными Института космических исследований — В. Б. Барановым, К. В. Краснобаевым и А. Г. Куликовским, и с тех пор неоднократно уточнялась. Но «Вояджеры» преподнесли сюрприз: вместо расчетных 50-70 астрономических единиц (расстояний от Земли до Солнца) толщины гелиосферного ударного слоя, она составила 28-34 а. е.
Все началось с того, что профессор Владислав Измоденов и старший научный сотрудник Дмитрий Алексашов предложили искать причину не во временных изменениях каких-то характеристик, а в самом «устройстве» гелиосферы, рассмотрев ее подробнее. С этой целью ученые провели масштабное кинетико-магнитогидродинамическое моделирование макроструктуры Солнечной системы.
Чтобы просчитать фактор электронной теплопроводности (исследователи изначально подозревали, что именно в нем может быть ключ), моделирование должно было учитывать взаимодействие солнечного ветра с межзвездной средой в динамике и в трех измерениях сразу. Задача усложнялась тем, что временной масштаб, на котором действует теплопроводность, во много раз меньше характерного для других гелиосферных процессов. Но и эту проблему удалось решить.
Выяснилось, что влияние электронной теплопроводности на гелиосферу гораздо больше, чем считалось ранее, и ярче всего проявляется именно в области гелиосферного ударного слоя. Вблизи плоскости солнечного экватора он утончается почти на 20% по сравнению с «изначальной моделью» — из-за приближения гелиопаузы к Солнцу. Именно там и пролетали «Вояджеры».
Но и это не предел: в полярных областях гелиосферы (куда пока еще не долетал ни один аппарат) толщина этого слоя должна уменьшиться более чем на 50%. Не в последнюю очередь из-за большей скорости солнечного ветра, которая сдвигает внутреннюю границу гелиосферной ударной волны наружу.
В целом же это исследование помогло ответить на многие вопросы, не дававшие покоя астрофизикам по всему миру, и заложило прочный фундамент для новых исследований гелиосферы. Ожидается, что количество аппаратов, которые будут этим заниматься, в текущем веке только вырастет.
