Астрофизики объяснили, почему Солнечная система похожа на круассан

Группа астрофизиков из США, России и Греции под руководством Мерав Офер из Бостонского университета сумела объяснить, почему гелиосфера, окружающая Солнечную систему, по форме напоминает круассан. Статья об этом опубликована в Astrophysical Journal.

У границ Солнечной системы сумели побывать несколько американских автоматических межпланетных станций, многие годы назад отправленных исследовать планеты-гиганты и Плутон.

В их число входят два зонда "Вояджер", два "Пионера" и "Новые горизонты". Непосредственно границу гелиосферы пересекли пока лишь "Вояджер-1" и "Вояджер-2", которые в настоящее время движутся через межзвездное пространство. На основе данных, полученных этими зондами, а также теоретических исследований и модели SHIELD (Solar-wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-scale Dynamics) удалось построить предположительную форму гелиосферы — области околосолнечного пространства, в которой солнечный ветер сталкивается и взаимодействует с межзвездной средой, плазмой и внешними магнитными полями.

В отличие от моделей гелиосферы, разработанных другими астрофизиками, которые обычно рисуют кометоподобную форму границы, с длинным "хвостом", вытянутым позади "головы"-комы, модель SHIELD предполагает, что гелиосфера больше походит на круассан или изрядно покусанный пончик, причем ее граница при этом оказывается весьма нестабильной.

В новом исследовании группа Офер объясняет эту форму действием двух струй-джетов, вырывающихся из солнечных полюсов, подобно тому, как действуют релятивистские джеты черных дыр или других сверхплотных объектов. Эти джеты отличаются нестабильностью и образуют столбы неправильной формы, которые затем отбрасывает и искривляет набегающий поток межзвездного вещества.

Ключевую роль в формировании очертаний гелиосферы при этом могут иметь нейтральные атомы водорода межзвездного пространства, обтекающие Солнечную систему. Причиной турбулентности авторы работы считают неустойчивость типа Рэлея – Тейлора, вызванную взаимодействием нейтральных атомов водорода с ионизированным веществом. Это можно сравнить с неустойчивостью поверхности раздела жидкостей либо газов с разными плотностями в гравитационном поле, когда более плотный слой оказывается на менее плотном.

В конце концов все эти потоки и формируют тот защитный пузырь, который окружает планеты и, в частности, защищает жизнь на Земле от большей части космических лучей высоких энергий, исходящих от сверхновых звезд и других экстремальных объектов.