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太陽系為何像個“牛角包”

科技日報實習記者 張佳欣

太陽系存在於一個“氣泡”中,空間物理學家稱這個“氣泡”為日光層。去年3月,總部設在波士頓大學的研究團隊揭示了日光層的形狀——其模型就像一個牛角麵包。最近,該團隊解釋了為什麼日光層是這種特殊的形狀,他們發表於《天體物理學雜誌》上的最新研究表明,從外部撞擊它的來自星際空間的中性氫粒子可能對塑造這種“牛角包”形狀發揮了關鍵作用。

太陽系為何像個“牛角包”


太陽系可能具有牛角包麵包一般的形狀圖 來源:《科學警報》雜誌

中性氫粒子具有等量的正電荷和負電荷,因此呈電中性。它們使日球層噴流不穩定,並導致其向內彎曲。

日光層是太陽風、太陽輻射與星際介質(銀河系的氫氣和氦氣)相互作用而形成的結構,到達遠超過冥王星軌道之外的太陽系邊緣,形成了太陽的“影響力範圍”,在該範圍形成的保護“氣泡”裡,太陽系中的物體免受來自超新星的強大輻射。日光層是太陽系的重要組成部分,甚至可能是地球上所有生命出現的重要原因。科學家認為,如果沒有這個保護層,強大的宇宙輻射可能會增加地球生命和太空中的宇航員面臨的風險。因此,瞭解其工作原理極其重要。

在這項研究中,科學家分析了日光層噴流——從太陽兩極發出的兩個物質拋射,由太陽磁場和星際磁場相互作用形成。然而,它們不是筆直地射出,而是在星際氣流的推動下曲折而行,如同牛角麵包的角一樣。

這與在太空中觀察到的其他天體的噴流相似。而且,與其他噴流一樣,太陽的噴流也不穩定,導致日光層似乎也不穩定。

接著,研究人員用計算模型測試了他們的理論,即從太陽系外流動的中性氫粒子是導致日球層無法均勻流動的原因。在試圖證明這一概念的同時,他們進一步發現中性氫粒子與日光層的碰撞引發了一種稱為瑞利—泰勒不穩定性的現象。

當兩種不同密度的物質碰撞時,就會產生這一現象。較輕的物質推動較重的物質時,不規則形狀就形成了。研究人員發現,在太陽系日光層中,正是中性粒子和離子之間的阻力造就了這種牛角麵包的形狀。

研究人員表示,這是一項重大突破,該模型“為日光層的形狀提供了第一個清晰的解釋,可能會影響我們對星系宇宙射線如何進入地球和近地環境的理解”。

編輯:王宇

稽核:朱麗

分類: 數碼
時間: 2021-12-08

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