Пена Солнца: Пограничные пузыри

Магнитные «пузыри» на границе Солнечной системы имеют в поперечнике порядка 160 млн км — т. е. примерно столько же, сколько от Земли до Солнца

Устаревший (слева) и новейший взгляды на гелиосферную мантию. Красные и синие линии показывают магнитное поле, в новой модели оно покрыто «пеной» завихрений

Еще несколько лет назад первый из зондов Voyager вошел в один крайне интересный регион на границе гелиосферы — в области, где давление солнечного ветра и сила магнитных полей звезды постепенно уступают позиции межзвездной среде — а примерно год спустя за ним последовал и Voyager 2. Поначалу ученые не могли понять, как же стоит интерпретировать данные, которые присылают аппараты (вспомним нашу публикацию «Тайны гелиосферы»), и лишь теперь картина начинает проясняться.

Один из авторов новой работы поясняет: «Магнитное поле Солнца простирается до дальних границ Солнечной системы. А поскольку Солнце вращается, силовые линии магнитного поля оказываются закрученными, как платье танцовщицы. На самых дальних пределах они вихрятся и окончательно «комкаются»». Когда линии магнитного поля испытывают такие серьезные деформации, они могут пересоединяться, рекомбинировать, как это происходит и на противоположном конце, в недрах и у поверхности самого Солнца. Разрываясь и соединяясь снова, линии формируют сложную и динамичную структуру, напоминающую пенные пузыри.

Никто не ожидал, что такие «магнитные пузыри» будут обнаружены у границ Солнечной системы, однако именно к такому выводу пришли ученые, проводя компьютерное моделирование на основе полученных от зондов Voyager данных. Расчеты показали, что каждый из них достигает в поперечнике около 1 а.е. (т.е. около 160 млн км, расстояние от Земли до Солнца), так что и космическим аппаратам требуется изрядно времени, чтобы пересечь хотя бы один из них.

Стоит сказать, что до сих пор подобная возможность не рассматривалась. Отталкиваясь от моделей, предложенных еще в 1950-х, ученые полагали, что там, далеко линии магнитного поля изгибаются исключительно плавно, в конце концов возвращаясь обратно к Солнцу. Казалось невероятным, что в этой области спокойствия могут происходит очень активные, быстрые и высокоэнергетические процессы, подобные магнитному пересоединению, однако это именно так.

Вопросы о происходящем так далеко вовсе не так бессмысленны, как может показаться, ведь именно эти области формируют «интерфейс», через который Солнечная система взаимодействует с «внешним миром», а астрономы ведут наблюдения далеких галактик. Сквозь этот «гелиощит» (мантию гелиосферы) к нам пытается пробиться масса порождений космоса — газопылевые облака, магнитные поля, космические лучи и т. п. Попадут они в пределы Солнечной системы, или нет, — решается именно здесь, на границе. И эффект от плавных или, наоборот, «пенящихся» линий магнитного поля гелиосферной мантии может быть прямо противоположным.

Проиллюстрируем это на примере космических лучей, субатомных частиц, которые под влиянием черных дыр, взрывов сверхновых и других мощных явлений разгоняются до околосветовых скоростей и путешествуют по пространству. Гладко изгибающиеся линии магнитных полей позволят им плавно достичь внутренних пределов Солнечной системы, тогда как «магнитная пена», напротив, сдержит этот напор. Так что «пену» эту можно с полным правом назвать первой линией обороны нашей планеты от опасностей открытой и бездонной Вселенной.

Конечно, такая оборона далеко не идеальна. Гигантские «пузыри» разделяет свободное пространство — можно сказать, что этот щит имеет множество дыр, сквозь которые те же космические лучи просачиваются внутрь. Однако как выглядела бы Солнечная система без него, и уж тем более, появилась бы на (минимум) одной из ее планет жизнь — большой вопрос.

Не менее интересен и вопрос о влиянии подобной структуры магнитного поля на то, как мы видим далекую Вселенную, и какие искажения оно вносит в астрономические наблюдения.

По сообщению NASA