För första gången, gränsen för heliosfären har kartlagts, ge forskare en bättre förståelse för hur sol- och interstellära vindar interagerar.

"Fysikmodeller har teoretiserat denna gräns i åratal, " sa Dan Reisenfeld, en vetenskapsman vid Los Alamos National Laboratory och huvudförfattare på tidningen, som publicerades i Astrofysisk tidskrift i dag. "Men det här är första gången vi faktiskt har kunnat mäta det och göra en tredimensionell karta av det."

Heliosfären är en bubbla skapad av solvinden, en ström av mestadels protoner, elektroner, och alfapartiklar som sträcker sig från solen in i det interstellära rymden och skyddar jorden från skadlig interstellär strålning.

Reisenfeld och ett team av andra forskare använde data från NASA:s jordomloppsbana Interstellar Boundary Explorer (IBEX) satellit, som upptäcker partiklar som kommer från helioshöljet, gränsskiktet mellan solsystemet och det interstellära rymden. Teamet kunde kartlägga kanten av denna zon - en region som kallas heliopausen. Här, solvinden, som trycker ut mot det interstellära rymden, kolliderar med den interstellära vinden, som trycker in mot solen.

För att göra denna mätning, de använde en teknik som liknar hur fladdermöss använder ekolod. "Precis som fladdermöss skickar ut ekolodspulser åt alla håll och använder retursignalen för att skapa en mental karta över sin omgivning, vi använde solens solvind, som går ut åt alla håll, att skapa en karta över heliosfären, sa Reisenfeld.

De gjorde detta genom att använda IBEX-satellitens mätning av energiska neutrala atomer (ENA) som är resultatet av kollisioner mellan solvindspartiklar och de från den interstellära vinden. Intensiteten hos den signalen beror på intensiteten hos solvinden som träffar helioshylsan. När en våg träffar skidan, ENA-talet går upp och IBEX kan upptäcka det.

"Solvindens "signal" som sänds ut av solen varierar i styrka, bildar ett unikt mönster, ", förklarade Reisenfeld. "IBEX kommer att se samma mönster i den återkommande ENA-signalen, två till sex år senare, beroende på ENA-energi och riktningen IBEX tittar genom heliosfären. Denna tidsskillnad är hur vi hittade avståndet till ENA-källan i en viss riktning."

De använde sedan denna metod för att bygga den tredimensionella kartan, med hjälp av data som samlats in under en komplett solcykel, från 2009 till 2019.

"När man gör detta, vi kan se heliosfärens gräns på samma sätt som en fladdermus använder ekolod för att "se" väggarna i en grotta, " han lade till.

Anledningen till att det tar så lång tid för signalen att återvända till IBEX är på grund av de stora avstånden. Avstånd i solsystemet mäts i astronomiska enheter (AU) där 1 AU är avståndet från jorden till solen. Reisenfelds karta visar att det minsta avståndet från solen till heliopausen är cirka 120 AU i riktningen mot den interstellära vinden, och i motsatt riktning, den sträcker sig minst 350 AU, vilket är avståndsgränsen för ljudtekniken. Som referens, Neptunus omloppsbana är omkring 60 AU tvärs över.