NASA在太陽系外圍發現了「無法解釋」的怪異邊界

NASA的航海家1號(Voyager 1)太空船跨越星際空間的六年後,在2018年11月5日,航海家2號(Voyager 2)也達成了同樣事, 在那裡,它發現了前任所錯過而令人困惑的新東西。

過去的一年中,科學家仔細研究了探測器所收集的數據,從太陽主要的影響範圍到恆星之間的空間(稱為星際介質)。這兩個領域的邊界被稱為日球層頂(heliopause),它是一個動態的環境,這裡來自外星恆星和遙遠星系的高能粒子的銀河宇宙射線會猛烈撞擊由太陽產生的泡狀磁性防護罩,該防護罩包圍了太陽系。

航海家探測器是唯一穿越過太陽和恆星之間動盪邊界的人造物體。 新研究指出,雖然這對雙胞胎探測器返回了許多類似的觀測結果,但航海家2號進入星際介質時遇到了新現象。加州理工學院物理學教授與1970年以來就擔任航海家計劃科學家的Edward Stone所領導的研究團隊表示,航海家2號在日球層頂外發現了一個以前未知的邊界。

研究員將這邊界稱為「宇宙射線邊界層」(cosmic ray boundary layer),因為它發出的信號顯示,探測器經歷了來自深太空宇宙射線梯度的改變,與來自太陽周圍熟悉環境的典型低能粒子。

有證據暗示航海家1號也遇到了這些宇宙射線邊界層,但有趣的是,它是在日球層頂的內部。

研究團隊表示,「日球層頂的兩邊似乎都存在宇宙射線邊界層,外層只有在航海家2號的位置才變得明顯。航海家1號穿越它的地方和時間當下,日球層頂外部的宇宙射線邊界層並不明顯。」

科學家不清楚為什麼探測器從相反的地方穿過宇宙射線邊界層。 這可能與兩架航海家號不同的軌道有關,航海家1號從日球層頂北半球跨越,而航海家2號是從南半球跨越。

星際空間的邊緣也是一個瞬息萬變的環境,在兩次穿越之間的六年中,太陽的活動下降了,這肯定影響了兩架探測器所經歷的狀況。

無論如何,航海家1號記錄了高能量的宇宙射線在通過日球層頂之前就大量湧入。 航海家2號記錄了完全相反的現象,它越過日球層頂進入星際空間後,才有低能粒子的增加。

Stone表示,「我們可以再看一下數據,試圖了解內部粒子開始洩漏的過程。 在日球層頂的外面似乎有一個區域,與內部仍然有一些聯繫。」

粒子從日球層頂的兩側溢出,突顯出受太陽磁場影響的邊緣是一個非常奇怪的環境。 儘管如此,大多數的宇宙射線從未越過日球層頂進入太陽系。這對地球上的生命來說是一件好事,因為銀河宇宙射線對生物有害。 因為這樣,對日球層頂更多的理解,對於發現太陽系以外的潛在宜居恆星系統和系外行星有重大的意義。

航海家號是第一個將這重要邊界的直接觀測傳回地球並跨越到無盡宇宙的探測器,希望他們不會是最後一個。

該研究已發表在Nature Astronomy上

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