[圖文]第一次直接探測到了來自我們太陽系之外的粒子
這是哈勃空間望遠鏡拍攝的蟹狀星雲,它是一次超新星爆發後留下的塵埃和氣體遺跡
科學家們近日宣佈,一顆美國宇航局的探測器有史以來第一次直接探測到了來自我們太陽系之外的粒子。這一發現不僅首次讓我們有機會一窺所謂的「恆星際介質」——也就是存在於恆星之間廣袤空間中的物質,同時也讓我們更加瞭解我們所處的這片小小空間區域。
「星際邊界探測器」(IBEX)是美國宇航局於2008年發射的一顆旨在描繪太陽系邊界的探測衛星,其圍繞地球運行的軌道非常特殊,遠地點距離地球超過32萬公里,幾乎相當於地月距離的3/4。在這樣的距離上,它將得以獲取來自恆星際空間的氫,氧和氖等粒子樣本。
大衛·麥克康麥斯(David McComas)是IBEX項目組負責人,在本週二召開的一次美國宇航局會議上,他表示:「我們很高興能首次獲取對太陽系外物質的直接觀測數據,這些物質不屬於我們所在的太陽系或我們所生活的這顆星球,而是我們太陽系的外部空間,屬於銀河系的其它部分。」他說:「我們認為這是非常重要的數據,所有這些被測量到的元素種類都是構成恆星,行星和我們人類本身的基本化學元素。」
240億公里外的一桿進洞
自從2008年發射升空以來,IBEX探測器一直在試圖對太陽系的邊界,即所謂「日球層」進行測量。這是太陽風在銀河系空間中吹出的一個巨大「氣泡」,太陽風實際上就是一股帶電粒子流,它們不斷從太陽出發,向四面八方高速擴散開去。日球層的邊界比地球到太陽的距離遠100倍以上,它阻擋住來自宇宙空間的致命射線,保護者我們地球上的生命。
日球層之所以可以做到這種保護,是因為日球層和它附帶的強大太陽磁場會將來自宇宙深處的帶電粒子屏蔽住。這些粒子是宇宙中超新星爆發產生的,它們在恆星際空間四處擴散,速度高達每小時5萬英里(約合8萬公里)。
然而恆星際空間衝擊太陽系的粒子中有大約一半是電中性的,這些粒子就可以基本不受阻擋地進入太陽系內部。一部分這種電中性粒子:氫原子,氧原子和氖原子於是便可以長途跋涉抵達地球附近的空間並被IBEX衛星探測到。麥克康麥斯說:「我喜歡將這種探測比作240億公里外的一桿進洞。」
太陽系擁有更高的氧原子密度?
對於這些最新IBEX數據的分析包括將這些太陽系外來源粒子中的氧原子/氖原子比例和太陽系本地的這一比例值進行對比。分析結果顯示我們太陽系內部空間較之太陽系外恆星際空間似乎擁有更高的氧原子丰度。
這一結果或許暗示我們的太陽系最初形成於一個氧原子丰度較高的宇宙區域,後來才遷移到現在的位置。或者還有另一種解釋,那就是恆星際空間的大量氧原子被封存在了細小的塵埃和冰粒等星際介質當中。
IBEX同時還對恆星際空間的星風速度進行了測量,結果顯示其速度比先前的紀錄慢了大約每小時1.1萬公里。結合先前對星際雲團——即那些延伸達數光年的稀薄氣體和塵埃雲數據的分析對比,科學小組可以更加精確地確認我們太陽系在宇宙中的位置。
銀河系中存在眾多巨大的低密度星際雲團。數據顯示,我們的太陽系似乎位於其中一個這種雲團的邊緣,並且我們將在未來數千年內將離開這個雲團的範圍。
西斯·瑞德菲爾德(Seth Redfield)是美國康涅狄格州衛斯廉大學的天文學家,同時也是IBEX項目科學家。他說:「很高興我們可以確認我們的太陽系和一個星際雲團結構之間存在聯繫。這讓我們第一次得以將太陽放入一個更大背景中進行觀察。」
他說:「瞭解我們在這一星際雲團中的位置是非常重要的,因為日球層結構會隨著我們在星際雲團的內外部位置差別而發生相應改變,而這種改變將直接影響到這一結構為我們屏蔽致命宇宙射線的效能。」