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Wir haben jetzt eine 3D-Karte von einer der Grenzen des Sonnensystems.
Zum ersten Mal konnten Astronomen die Form der Heliosphäre bestimmen, die Grenze, die das Ende des Einflusses des Sonnenwinds für unseren Stern markiert. Diese Entdeckung könnte uns helfen, die Umgebung des Sonnensystems und ihre Interaktion mit dem interstellaren Raum besser zu verstehen.
“Physikmodelle haben diese Grenzen seit Jahren theoretisiert.” Der Astronom Dan Riesenfeld sagte: Nationales Labor von Los Alamos. “Aber dies ist das erste Mal, dass wir es tatsächlich messen und eine 3D-Karte daraus erstellen können.”
Tatsächlich stießen wir auf den Rand der Heliosphäre, eine Grenze, die als Heliosphäre bekannt ist. Beide Voyager-Sonden, die vor mehr als 40 Jahren gestartet wurden, sind darauf gestoßen und durch den interstellaren Raum gereist.
Die Heliosphäre ist ein wunderbarer Ort. Die Sonne schiebt ständig einen Strom geladener Teilchen – Überschallwinde aus ionisiertem Plasma – in den Weltraum. Irgendwann verliert der Sonnenwind über die Entfernung seine Kraft, sodass er nicht mehr ausreicht, um den Druck des interstellaren Raums zu treiben. Der Punkt, an dem dies geschieht, ist die Heliosphäre.
Der interstellare Raum enthält nicht viel Material, aber es gibt genug, dass er eine geringe Dichte an Atomen hat und kosmische Winde zwischen den Sternen wehen.
Die Form der Grenze zwischen den beiden ist umstritten. Ist es eine runde Blase? Eine kometenförmige Struktur mit einem Schweif, der über das Sonnensystem hinausragt, während er sich um die Milchstraße bewegt? Oder so etwas wie ein seltsames Croissant?
Wir können keine genaue Vermessung durchführen – Voyager 1 und 2 waren 121 bzw. 119 AE von der Sonne entfernt, als sie auf die Heliosphäre trafen, und es dauerte Jahrzehnte, um dorthin zu gelangen.
Das heißt aber nicht, dass wir nicht hinsehen können. Reisenfeld und sein Team verwendeten Daten des NASA-Satelliten Interstellar Boundary Explorer (IBEX), einem Observatorium, das Partikel misst, die aus der Heliosphäre, dem äußersten Bereich der Heliosphäre, fallen.
Einige dieser Teilchen sind das, was Wissenschaftler aktive neutrale Atome oder ENAs nennen. Diese werden durch Kollisionen zwischen Teilchen des Sonnenwinds und Teilchen des interstellaren Windes erzeugt, und die Stärke ihrer Signale hängt von der Stärke des Sonnenwinds zum Zeitpunkt der Kollision ab – genau wie der Sonnenwind auf der Erde nicht t immer mit der gleichen Intensität blasen.
Die Dekodierung dieses Signals, um die Heliosphäre zu kartieren, ähnelt der Art und Weise, wie eine Fledermaus Sonar verwendet, um ihre physische Umgebung zu kartieren. Die Signalstärke und das Zeitintervall zwischen Senden und Empfangen können die Form und Entfernung von Hindernissen erkennen.
Die Stärke des von der Sonne gesendeten Sonnenwind-„Signals“ variiert und bildet ein einzigartiges Muster. Reisenfeld . erklärt.
„IBEX wird zwei bis sechs Jahre später das gleiche Muster im zurückkehrenden ENA-Signal sehen, abhängig von der Energie der ENA und der Richtung, in die IBEX durch die Heliosphäre schaut. Mit diesem Zeitunterschied haben wir die Entfernung zur ENA-Quelle ermittelt Region in eine bestimmte Richtung.”
Das Team verwendete Daten eines gesamten Sonnenzyklus von 2009 bis 2019. Die so erstellte Karte ist noch etwas grob, aber sie zeigt interessante Dinge über die Heliosphäre.
Wir wissen jetzt zum Beispiel, dass seine Form (oben animiert) doch ein bisschen wie ein Komet aussieht, mit einem Schweif von mindestens 350 AE (das ist die aktuelle Grenze des IBEX-Bereichs), obwohl der Schweif lang ist ist unmöglich zu messen. Es kann kurz und modisch sein. Andererseits scheint der minimale radiale Abstand zur “Nase” der Heliosphäre 110 bis 120 AE zu betragen, was mit Voyager-Kreuzungen übereinstimmt.
In hohen Breiten erstreckt sich die Heliosphäre von 150 bis 175 astronomischen Einheiten. Dies deutet darauf hin, dass die Form einer Kugel ähnelt und überhaupt nicht dem exotischen Croissant-Muster entspricht.
Die Mission von IBEX dauert noch an und wird mindestens bis 2025 andauern Interstellares Mapping und Beschleunigungssonde Geplanter Start im Jahr 2025 wird IBEX sein.
Das Team hofft, dass diese beiden Missionen mehr Daten liefern, um die Form der Heliosphäre zu verbessern.
Die Suche wurde veröffentlicht in Die Ergänzungsreihe des Astrophysical Journal.