
图中可以看到四叶草的形状,它的波瓣被着上红色和黄色。太阳是更宽的圆圈里的一点。
凤凰科技讯 北京时间7月15日消息, 新科学家报道,根据对保护太阳系的等离子泡沫的最新观测,我们的太阳系拥有类似幸运草(四叶苜蓿)形状的尾巴。这项发现将帮助我们更好的理解我们的恒星是如何与银河系发生相互作用的,包括星际空间的有害宇宙射线是如何跨越太阳系磁场障碍的。
目前,太阳正在以23千米每秒的相对速度经过银河系的一个旋臂,费力的通过稀薄的星际尘埃和气体云。同时,太阳爆发的强大粒子流——也就是太阳风——形成了环绕太阳系的等离子气泡,也被称为日光层。
一直以来,天文学家都是假设太阳在银河系内的运动轨迹被挤压,从而导致日光层变成子弹的形状,并在背部有一个延伸的尾巴。我们在星系其他地方快速移动的恒星的图片里也看到过类似的尾巴。但直到现在,科学家才能确定太阳的尾巴的具体形状。

太阳艰难的经过银河系的侧视图。日光层是包围一切的大外套,而小型浅蓝色圆圈的边缘则是太阳风骤然减慢速度的“终止冲击波”。在圆圈中央是代表太阳的一个小点。太阳的尾巴则无需介绍。
利用美国宇航局星际边界探测器(IBEX)宇宙飞船前三年的观测,天文学家能够首次标绘出“太阳风尾”。“我们从来没有拍摄到它的图片,”IBEX项目科学家埃里克·克里斯蒂安(Eric Christian)这样说道。“这是我们获得的揭晓太阳风尾真实外型的第一笔真实数据。”
苜蓿叶形
IBEX探测器通过观测太阳风带电粒子与太阳日光层外部的其它带电粒子发生碰撞时产生的中性原子,建立了太阳系边界图像。一些中性原子会朝我们反弹,它们穿行过程中并未受到磁场作用而偏离,因此中性原子真实的记录了碰撞点。
克里斯蒂安说道:“由于中性原子穿行的路径非常直,我们能够跟踪分析它们的源头,并利用原子代替光线来绘制太阳系图像。”令人惊奇的是,如果我们从前至后观测太阳风尾的长度,将能看到粒子簇拥形成四叶瓣状结构,类似于四叶苜蓿。快速移动粒子构成的垂直平面上存在着两个反向的瓣状结构,较缓慢移动粒子构成的水平平面上则存在另外两个瓣状结构。
四叶苜蓿结构可能映射出粒子离开太阳时太阳的活动性,IBEX首席调查员大卫·麦克科马斯(David McComas)这样表示。这些粒子需要几年时间才能抵达太阳风尾,因此它们在太阳活跃度最低时诞生。
“在太阳活动顶峰,缓慢的太阳风位于太阳低维度和中分维度,而高速太阳风则位于高纬度,” 麦克科马斯这样说道。但他预计这将产生更多缓慢移动粒子构成的固体水平带经过风尾,而非波瓣形状。“简而言之,我们并不知道它们是如何形成的,” 麦克科马斯说道。
循环利用
太阳风尾的花瓣结构可能并不会持续很长时间。在太阳活动顶峰,从太阳流出的缓慢移动和快速移动的粒子逐渐分解,因此在太阳活动达到顶峰时,太阳风尾可能会改变形状,麦克科马斯解释道。
最终,对太阳风尾的更好理解以及它随着时间是如何变化的将帮助我们理解这些物质是从太阳系内何处而来、为何而来、它将如何影响银河系其它天体的以及银河系将如何影响我们的。
“太阳、地球以及所有的人类都是由原子组成,而这些原子来自于很久以前其他恒星的恒星风,” 麦克科马斯说道。“这其中存在一个巨大的循环过程,小行星风尾或者太阳风尾的材料来自于恒星或者太阳,它们离开恒星后与其它物质混合。”
太阳风尾还会导致宇宙射线的混入,美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的布伦达·迪格斯(Brenda Dingus)这样说道。太阳风尾的磁场保护我们不受到这些星际高能粒子的伤害。
即便如此,其中有些高能粒子还是会影响太阳系,之前的观测显示它们主要来自于风尾的方向,迪格斯这样解释道。太阳风尾很可能作为宇宙射线的烟斗,使得它们能够在太阳影响最微弱的时候,渗透进入太阳系内。
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