Солнце замедленного действия

В масштабах Галактики наша Солнечная система — просто пузырек в море. До недавнего времени считалось, что скорость перемещения этого «пузырька» относительно «моря» межзвездного вещества составляет около 26 км/с*. Недавно иной результат был получен международным коллективом ученых, куда входили исследователи из МГУ: оказалось, что скорость эта несколько меньше — примерно 23 км/c. Соответствующая статья была опубликована в престижном журнале Science (DOI: 10.1126/science.1221054).

Для измерения скорости Солнца относительно межзвездной среды ученые использовали данные с космического аппарата IBEX, который изучает границу гелиосферы** — ту область, где солнечный ветер взаимодействует с межзвездной средой. Гелиосфера практически не проницаема для межзвездной плазмы, но отдельные атомы водорода и гелия оттуда все же достигают орбиты Земли, где и регистрируются IBEX. Анализ потока атомов гелия позволил ученым определить вектор скорости межзвездной среды относительно Солнца (и соответственно, наоборот, скорость Солнца относительно межзвездной среды). Для этого применялись специальные модели, разработанные исследователями из МГУ совместно со специалистами ИКИ и ИПМех РАН. «Определить параметры межзвездной среды на основе измерений со спутника IBEX возможно только при использовании численного моделирования, — говорит профессор механико-математического факультета МГУ Владислав Измоденов, принимавший участие в работе***. — Без использования моделей данные наблюдений не имели бы никакой ценности. С другой стороны, без космических экспериментов нельзя было бы проверить адекватность моделей».

Идея космического аппарата, регистрирующего атомы водорода и гелия, которые прилетают на орбиту Земли с границы гелиосферы, принадлежит сотруднику Института космических исследований АН СССР, а ныне профессору Университета Южной Калифорнии Михаилу Грунтману. В СССР в 1980х гг. эти идеи воплотить в жизнь не удалось, но они осуществились через много лет в США — в виде спутника IBEX. «С помощью IBEX получены новые экспериментальные данные об областях космического пространства, которые находятся в 100–200 раз дальше, чем Земля находится от Солнца. Данных об этой области вообще не так много, поэтому любая новая информация представляет собой ценность», — рассказывает Владислав Измоденов.

Новые значения относительной скорости Солнца и межзвездной среды стали неожиданностью для ученых, так как противоречат целому ряду других экспериментальных данных. «Сейчас различные научные группы (в том числе и наша группа) пытаются разобраться, с чем это связано», — говорит Измоденов.

У обнаруженной «несостыковки» есть одно из важных следствий, До недавнего времени общепринятое мнение состояло в том, что при столкновении солнечного ветра с межзвездной средой в последней возникает и распространяется так называемая головная ударная волна, имеющая форму дуги натянутого лука. Она подобна волне, возникающей на водной поверхности перед носом движущегося судна. Опубликованные же в Science результаты показывают, что это явление возникать не должно.

Изучение событий, имеющих место на границе гелиосферы, может иметь и более широкое значение. «Детально изучая границу гелиосферы, мы на самом деле рассматриваем задачу об астросферах вокруг других звезд солнечного типа, — говорит Измоденов. — Это позволяет нам получить информацию об эволюции звездных (в том числе, и солнечного) ветров в зависимости от возраста звезды (в том числе, и Солнца). А знать параметры солнечного ветра в зависимости от времени важно, помимо прочего, для изучения эволюции солнечной системы и климата на ее планетах».

*Что кстати, не так уж и много: человечество еще почти 40 лет назад сумело запустить аппарат Helios-B, разогнавшийся в итоге до 70 км/c! 

**Гелиосфера — это область пространства вокруг Солнца, заполненная солнечным ветром и солнечными магнитными полями.

***В своих расчетах ученые использовали суперкомпьютеры МГУ