• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • NASA-raket för att undersöka solsystemets vindruta

    En illustration av heliosfären som täcks med kosmiska strålar från utanför vårt solsystem. Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab

    Elva miljarder mil bort – mer än fyra gånger avståndet från oss till Pluto – ligger gränsen för vårt solsystems magnetiska bubbla, heliopausen. Här solens magnetfält, sträcker sig genom rymden som ett osynligt spindelnät, susar till ingenting. Interstellära rymden börjar.

    "Det är verkligen den största gränsen i sitt slag vi kan studera, sa Walt Harris, rymdfysiker vid University of Arizona i Tucson.

    Vi vet fortfarande lite om vad som ligger bortom denna gräns. Lyckligtvis, bitar av interstellär rymd kan komma till oss, passerar rakt igenom denna gräns och tar sig in i solsystemet.

    Ett nytt NASA-uppdrag kommer att studera ljus från interstellära partiklar som har drivit in i vårt solsystem för att lära sig om de närmaste delarna av det interstellära rymden. Uppdraget, kallad Spatial Heterodyne Interferometric Emission Line Dynamics Spectrometer, eller SKÖLDAR, kommer att ha sin första möjlighet att skjuta ombord på en suborbital raket från White Sands Missile Range i New Mexico den 19 april, 2021.

    Hela vårt solsystem driver i ett kluster av moln, ett område som rensats av forntida supernovaexplosioner. Astronomer kallar denna region för den lokala bubblan, en avlång rymdplot som är cirka 300 ljusår lång inom den spiralformade Orion-armen på vår Vintergatans galax. Den innehåller hundratals stjärnor, inklusive vår egen sol.

    Vi far det här interstellära havet i vårt pålitliga fartyg, heliosfären, en mycket mindre (men fortfarande gigantisk) magnetisk bubbla som blåst upp av solen. När vi kretsar runt solen, själva solsystemet, innesluten i heliosfären, susar genom den lokala bubblan vid 52-tiden, 000 miles per timme (23 kilometer per sekund). Interstellära partiklar kastar näsan på vår heliosfär som regn mot en vindruta.

    Vår heliosfär är mer som en gummiflotte än en träsegelbåt:dess omgivning formar dess form. Den komprimeras vid tryckpunkter, expanderar där det ger vika. Exakt hur och var vår heliosfärs foder deformeras ger oss ledtrådar om arten av det interstellära utrymmet utanför det. Denna gräns – och eventuella missbildningar i den – är vad Walt Harris, huvudutredare för SHIELDS-uppdraget, är efter.

    SHIELDS är ett teleskop som kommer att starta ombord på en sondraket, ett litet fordon som flyger till rymden för några minuters observationstid innan det faller tillbaka till jorden. Harris team lanserade en tidigare iteration av teleskopet som en del av HYPE-uppdraget 2014, och efter att ha ändrat designen, de är redo att lanseras igen.

    SHIELDS kommer att mäta ljus från en speciell population av väteatomer som ursprungligen kommer från det interstellära rymden. Dessa atomer är neutrala, med ett balanserat antal protoner och elektroner. Neutrala atomer kan korsa magnetfältslinjer, så de sipprar igenom heliopausen och in i vårt solsystem nästan oberörda – men inte helt.

    Illustration av den lokala bubblan. Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center

    De små effekterna av denna gränsövergång är nyckeln till SHIELDS teknik. Laddade partiklar strömmar runt heliopausen, bildar en barriär. Neutrala partiklar från det interstellära rymden måste passera genom denna handske, som ändrar deras vägar. SHIELDS designades för att rekonstruera de neutrala partiklarnas banor för att avgöra var de kom ifrån och vad de såg längs vägen.

    Några minuter efter lanseringen, SHIELDS kommer att nå sin topphöjd på cirka 186 miles (300 kilometer) från marken, långt över den absorberande effekten av jordens atmosfär. Pekar sitt teleskop mot heliosfärens nos, den kommer att upptäcka ljus från ankommande väteatomer. Att mäta hur ljusets våglängd sträcker sig eller drar ihop sig avslöjar partiklarnas hastighet. Allt sagt, SHIELDS kommer att producera en karta för att rekonstruera formen och varierande densitet av materia vid heliopausen.

    Uppgifterna, Harris hoppas, kommer att hjälpa till att svara på lockande frågor om hur det interstellära rymden är.

    Till exempel, astronomer tror att den lokala bubblan som helhet är ungefär 1/10 så tät som de flesta av resten av galaxens huvudskiva. Men vi känner inte till detaljerna – till exempel, är materia i den lokala bubblan fördelas jämnt, eller samlas i täta fickor omgivna av ingenting?

    "Det finns mycket osäkerhet om den fina strukturen hos det interstellära mediet - våra kartor är lite råa, " sa Harris. "Vi känner till de allmänna konturerna av dessa moln, men vi vet inte vad som händer inom dem."

    Astronomer vet inte heller mycket om galaxens magnetfält. Men det borde lämna ett märke på vår heliosfär som SHIELDS kan upptäcka, komprimera heliopausen på ett specifikt sätt baserat på dess styrka och orientering.

    Till sist, Att lära sig hur vår nuvarande plot av interstellära rymden är kan vara en hjälpsam guide för en (avlägsen) framtid. Vårt solsystem passerar bara genom vår nuvarande plats i rymden. I ett 50-tal, 000 år, vi kommer att vara på väg ut ur den lokala bubblan och vidare till vem vet vad.

    "Vi vet inte riktigt hur det andra molnet är, och vi vet inte vad som händer när du korsar en gräns till det där molnet, ", sa Harris. "Det finns ett stort intresse för att förstå vad vi sannolikt kommer att uppleva när vårt solsystem gör den övergången."

    Inte för att vårt solsystem inte har gjort det tidigare. Under de senaste fyra miljarder åren, Harris förklarar, Jorden har passerat genom en mängd olika interstellära miljöer. Det är bara det att nu är vi runt, med de vetenskapliga verktygen för att dokumentera det.

    "Vi försöker bara förstå vår plats i galaxen, och vart vi är på väg i framtiden, " sa Harris.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com