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太阳系为何像个“牛角包”

科技日报实习记者 张佳欣

太阳系存在于一个“气泡”中,空间物理学家称这个“气泡”为日光层。去年3月,总部设在波士顿大学的研究团队揭示了日光层的形状——其模型就像一个牛角面包。最近,该团队解释了为什么日光层是这种特殊的形状,他们发表于《天体物理学杂志》上的最新研究表明,从外部撞击它的来自星际空间的中性氢粒子可能对塑造这种“牛角包”形状发挥了关键作用。

太阳系可能具有牛角包面包一般的形状图 来源:《科学警报》杂志

中性氢粒子具有等量的正电荷和负电荷,因此呈电中性。它们使日球层喷流不稳定,并导致其向内弯曲。

日光层是太阳风、太阳辐射与星际介质(银河系的氢气和氦气)相互作用而形成的结构,到达远超过冥王星轨道之外的太阳系边缘,形成了太阳的“影响力范围”,在该范围形成的保护“气泡”里,太阳系中的物体免受来自超新星的强大辐射。日光层是太阳系的重要组成部分,甚至可能是地球上所有生命出现的重要原因。科学家认为,如果没有这个保护层,强大的宇宙辐射可能会增加地球生命和太空中的宇航员面临的风险。因此,了解其工作原理极其重要。

在这项研究中,科学家分析了日光层喷流——从太阳两极发出的两个物质抛射,由太阳磁场和星际磁场相互作用形成。然而,它们不是笔直地射出,而是在星际气流的推动下曲折而行,如同牛角面包的角一样。

这与在太空中观察到的其他天体的喷流相似。而且,与其他喷流一样,太阳的喷流也不稳定,导致日光层似乎也不稳定。

接着,研究人员用计算模型测试了他们的理论,即从太阳系外流动的中性氢粒子是导致日球层无法均匀流动的原因。在试图证明这一概念的同时,他们进一步发现中性氢粒子与日光层的碰撞引发了一种称为瑞利—泰勒不稳定性的现象。

当两种不同密度的物质碰撞时,就会产生这一现象。较轻的物质推动较重的物质时,不规则形状就形成了。研究人员发现,在太阳系日光层中,正是中性粒子和离子之间的阻力造就了这种牛角面包的形状。

研究人员表示,这是一项重大突破,该模型“为日光层的形状提供了第一个清晰的解释,可能会影响我们对星系宇宙射线如何进入地球和近地环境的理解”。

编辑:王宇

审核:朱丽



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原文地址《 太阳系为何像个“牛角包”》发布于2021-12-11
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