NASA: s tvilling STEREO-rymdskepp har studerat solen sedan deras lansering 2006. Men uppdraget gjorde en överraskande och oväntad upptäckt genom att upptäcka partiklar från solsystemets kant, och för första gången har forskare nu kunnat kartlägga regionen där den heta solvinden möter det kalla interstellära mediet. Detta gjordes dock inte med optiska instrument som avbildades i synligt ljus, utan genom att kartlägga regionen med neutrala eller oladdade atomer. Detta genombrott är en "ny typ av astronomi som använder neutrala atomer," sade Robert Lin, från University of California Berkeley, och ledare för den supratermala elektronsensorn ombord STEREO. "Du kan inte få en global bild av den här regionen, en av de sista outforskade regionerna i heliosfären, på något annat sätt eftersom det är för trögt att ses av vanliga optiska teleskoper." Resultaten hjälper också till att rensa upp en skillnad i mängden energi i regionen som hittades av rymdskeppet Voyager 2 när det passerade genom solsystemets kant förra året.
Heliosfären sträcker sig från solen till mer än två gånger avståndet från Pluto. Bortom dess kant, kallad heliopaus, ligger den relativa tystnaden i det interstellära rymden, vid cirka 100 astronomiska enheter (AU) - 100 gånger jord-solavståndet. Avslutningschocken är regionen i heliosfären där den supersoniska solvinden bromsar till subsonisk hastighet när den smälter samman med det interstellära mediet. Heliosheathen är det område där det plaskar plasma mellan chockfronten och det interstellära mediet.
Tvilling STEREO-rymdskeppet, i jordens omloppsbana om solen, tar stereobilder av solens yta och mäter magnetfält och jonflöden förknippade med solexplosioner.
Mellan juni och oktober 2007 upptäckte emellertid den supratermal elektronssensorn i IMPACT (in situ-mätningar av partiklar och CME-transienter) instrument ombord på varje STEREO-rymdskepp neutrala atomer som härstammar från både chockfronten och heliosheathen bortom.
"De supratermala elektronsensorerna var utformade för att upptäcka laddade elektroner, som varierar i intensitet beroende på magnetfältet," säger huvudförfattaren Linghua Wang, en doktorand vid UC Berkeleys avdelning för fysik. "Vi blev förvånade över att dessa partikelintensiteter inte bero på magnetfältet, vilket innebar att de måste vara neutrala atomer."
UC Berkeley-fysiker drog slutsatsen att dessa energiska neutrala atomer ursprungligen var joner uppvärmda i avslutningen som förlorade sin laddning till kalla atomer i det interstellära mediet och, som inte längre hindras av magnetfält, flödade tillbaka mot solen och in i supratermal elektronsensorer på STEREO .
"Detta är den första kartläggningen av energiska neutrala partiklar utanför heliosfären," sa Lin. ”Dessa neutrala atomer berättar om de heta jonerna i heliosheathen. Jonerna uppvärmda i termineringschockbytarladdningen med de kalla, neutrala atomerna i det interstellära mediet för att bli neutrala och flyter sedan tillbaka in. ”
Enligt Lin är de neutrala atomerna förmodligen väte, eftersom de flesta av partiklarna i det lokala interstellära mediet är väte.
Resultaten från STEREO, som rapporterades i tidningen Nature 3 juli, rensade upp en avvikelse i mängden energi som släppts ut i rymden av den retarderande solvinden som upptäcktes förra året när Voyager 2 passerade solsystemets avslutande chock och gick in i omgivande heliosheath.
Den nyupptäckta populationen av joner i heliosheathen innehåller cirka 70 procent av energin som sprids i avslutningschocken, exakt den mängd som Voyager 2: s instrument inte redogjorde för, avslutade UC Berkeley-fysikerna. Voyager 2-resultaten rapporteras i samma nummer av Nature.
Ett nytt NASA-uppdrag, Interstellar Boundary Explorer (IBEX), planeras att lanseras senare i år för att kartlägga mer energien med lägre energi i heliosheathen med hjälp av energin neutrala atomer för att upptäcka strukturen för avslutningschocken och hur väte joner accelereras där.
Original nyhetskälla: EurekAlert
