太陽系目前正在穿過一片「星系風暴」群
2013-09-11 21:30
來源: 鳳凰科技
新科學家報導，太陽系目前正在穿過一片比我們想像的更加複雜的「星系風暴」群，它甚至可能穿越巨大的氣體雲，後者比我們在過去4.5萬年經歷的還要巨大。這基於科學家對猛撞衝擊太陽系的恆星雲的幾十年調查結果，後者揭示了太陽風方向的意外改變。
太陽系的邊緣被籠統的定義為日光層，一個由太陽流出的帶電粒子組成的巨大磁性氣泡，這個氣泡屏蔽了地球不受到恆星風的干擾，因此恆星風方向的改變對地球表面的影響非常細微。然而，方向的改變的確為我們提供了有關星系周圍環境令人驚訝的事實。這團氣體雲非常巨大和分散，之前的研究顯示它可能相對平靜，且恆星風的方向會保持在同一方向長達數百萬年。
「如果你抓一把地球上的空氣，並把它拉伸至最近的一顆恆星，由此形成的密度和這片氣體雲相當。」美國芝加哥大學的普里西拉·弗里施(Priscilla Frisch)這樣說道。事實上，恆星風方向在數十年的時間內就發生改變，這意味著恆星風內部要不是異常的混亂，要不就是太陽系只需要1000年左右的時間就能擺脫它。
「想像一下你抬頭仰望天空的雲，如果你處於其中，就不會感覺到太大的變化，」 美國新罕布希爾州達勒姆大學的研究人員埃伯哈德·莫比斯（Eberhard Moebius）這樣說道。「但是當你觀察由風推動的雲的邊界，你能看到精細的結構變得模糊，且到處搖擺，我認為這可能與這些混亂的結構有關。」
太陽風
自20世紀70年代起，我們知道太陽系正穿過一片30光年寬、位於銀河系邊緣的恆星氣體雲。太陽穿越氣體雲的運動創造了明顯的恆星粒子風，後者猛烈撞擊著日光層。大多數恆星風粒子都帶電，因此受到太陽磁場的作用而在日光層附近偏轉。但有些較重的中性原子——主要是氦——卻能夠進入日光層。這些氦原子散射了來自太陽的帶電粒子並在超紫外線波長上創造了漫射的光芒，在整個天空中清晰可見。
美國國防部STP 72-1衛星在1972年發現了這片光芒，並發現11月晚期恆星風的強度比6月時的增加了10倍。在1月左右，恆星風又平靜下來。這種現象的發生是因為地球環繞太陽時經過了中性氦原子堆積物。隨著來自恆星風的氦原子進入日光層，它的軌跡因太陽引力作用而發生彎曲，從而形成圓錐形的順風恆星粒子流。這個圓錐就像風向袋，揭示了恆星風的方向。
風向的改變
然而，美國宇航局2009年發布的星際邊界探測器（IBEX）發現了某些奇怪的現象：恆星風的方向發生改變。IBEX一直在收集恆星風的中性氦原子樣本，作為繪製太陽系和銀河系其他部分邊界的任務的一部分。它的讀數顯示，恆星風強度的驟升並非發生在11月晚期，也即地球路徑太陽氦尾時，而是一周之後，也即12月初。這暗示著在40年內風的方向就已經改變了6度。
「我們並沒有意料到在幾十年的時間內，能夠發現任何明顯變化的指示。」 莫比斯說道。「從天文學的角度看這真是出人意料。」為了確定這種改變是真實的，弗里施和同事蒐集了其它9艘宇宙飛船獲得的歷史數據，包括自20世紀70年代開始的原始超紫外線測量，以及20世紀90年代尤利西斯飛船的直接氦測量。科學家發現了統計上顯著的趨勢。
進退兩難
「雖然出現了某些太陽環境正在發生改變的暗示，但我們將歷史數據拼在一起時，我們可以確定的稱這些改變的確發生了，」 弗里施說道。然而，這些改變究竟意味著什麽仍備受爭議。它或者暗示著我們接近氣體雲的邊緣，或者我們仍然在努力的穿越這片恆星風暴。
「我們看到的結構其實並非是恆星風暴的邊緣，這完全有可能，」 美國弗吉尼亞州費爾法克斯喬治梅森大學的羅伯特·邁耶（Robert Meier）這樣說道，他曾幫助進行最初的STP72-1測量。「湍流中方向的改變可能意味著你靠近岸邊了，或者在溪流中央有一塊大石頭。當你深陷其中時，想要查明具體發生了什麽往往非常困難。」
邁耶補充說道對比不同類型的數據也存在一個問題。近期的宇宙飛船都沒有觀測氣體雲里的原子與太陽粒子相互作用時產生的散射紫外線光。相反，大多數都是對氦原子的測量。如果我們能夠創造現在的紫外線光地圖並與DoD衛星1972年獲得的數據相對比，那麽或可能解決這個問題。「在現代獲得反向散射的測量數據將是決定性的，它們要不就是在同一方向，要不就是背道而馳。」
關鍵字: 太陽