Astronomie

Warum hat unsere Heliosphäre eine asymmetrische Croissant-Form?

Warum hat unsere Heliosphäre eine asymmetrische Croissant-Form?

Die großen Neuigkeiten aus der Astronomie über die asymmetrische Croissant-Form unserer Heliosphäre haben mich verwirrt…

Einige Artikel erwähnen den Einfluss sehr heißer Kationen auf die äußerste Grenze unseres Sonnensystems, und da positive Ladungen von Magnetfeldern anders beeinflusst werden als negative, ist dies vielleicht der Grund…

Oder leben wir vielleicht in einem seltsamen Teil der Galaxis?

Vielleicht weiß es noch niemand und ich bin hier zu aufgeregt…


Die Einflussblase der Sonne kann die Form eines entleerten Croissants haben

Wissenschaftler haben eine neue Vorhersage der Form der Blase, die unser Sonnensystem umgibt, anhand eines Modells entwickelt, das mit Daten von NASA-Missionen entwickelt wurde.

Alle Planeten unseres Sonnensystems sind von einer magnetischen Blase umgeben, die vom ständig ausströmenden Material der Sonne, dem Sonnenwind, im Weltraum geformt wurde. Außerhalb dieser Blase befindet sich das interstellare Medium – das ionisierte Gas und das Magnetfeld, das den Raum zwischen den Sternsystemen unserer Galaxie ausfüllt. Eine Frage, die Wissenschaftler seit Jahren zu beantworten versuchen, betrifft die Form dieser Blase, die sich durch den Weltraum bewegt, während unsere Sonne das Zentrum unserer Galaxie umkreist. Traditionell haben Wissenschaftler die Heliosphäre als Kometenform mit einer abgerundeten Vorderkante, der sogenannten Nase, und einem langen Schwanz dahinter betrachtet.

Forschung veröffentlicht in Naturastronomie im März und auf dem Titelblatt der Zeitschrift für Juli vorgestellt, bietet eine alternative Form, der dieser lange Schwanz fehlt: das entleerte Croissant.

Die Form der Heliosphäre ist von innen schwer zu messen. Der nächste Rand der Heliosphäre ist mehr als zehn Milliarden Meilen von der Erde entfernt. Nur die beiden Voyager-Raumsonden haben diese Region direkt vermessen, sodass wir nur noch zwei Punkte mit Bodenwahrheitsdaten über die Form der Heliosphäre haben.

Aus der Nähe der Erde untersuchen wir unsere Grenze zum interstellaren Raum, indem wir Partikel einfangen und beobachten, die zur Erde fliegen. Dazu gehören geladene Teilchen, die aus entfernten Teilen der Galaxie stammen, die als galaktische kosmische Strahlung bezeichnet werden, zusammen mit denen, die sich bereits in unserem Sonnensystem befanden, sich in Richtung Heliopause bewegen und durch eine komplexe Reihe elektromagnetischer Prozesse zur Erde zurückgeworfen werden. Diese werden energetische neutrale Atome genannt, und da sie durch Wechselwirkung mit dem interstellaren Medium erzeugt werden, fungieren sie als nützlicher Proxy für die Kartierung des Randes der Heliosphäre. Auf diese Weise untersucht die NASA-Mission Interstellar Boundary Explorer (IBEX) die Heliosphäre, nutzt diese Teilchen als eine Art Radar und verfolgt die Grenze unseres Sonnensystems zum interstellaren Raum.

Um diese komplexen Daten zu verstehen, verwenden Wissenschaftler Computermodelle, um aus diesen Daten eine Vorhersage der Eigenschaften der Heliosphäre zu machen. Merav Opher, Hauptautor der neuen Forschung, leitet ein von der NASA und NSF finanziertes DRIVE Science Center an der Boston University, das sich auf die Herausforderung konzentriert.

Diese neueste Iteration von Ophers Modell verwendet Daten von planetarischen Wissenschaftsmissionen der NASA, um das Verhalten von Material im Weltraum zu charakterisieren, das die Blase der Heliosphäre füllt, und eine andere Perspektive auf ihre Grenzen zu erhalten. Die Cassini-Mission der NASA trug ein Instrument zur Untersuchung von Partikeln, die im Magnetfeld des Saturn gefangen sind, das auch Beobachtungen von Partikeln machte, die in Richtung des inneren Sonnensystems zurückprallen. Diese Messungen ähneln denen von IBEX, bieten jedoch eine andere Perspektive auf die Grenze der Heliosphäre.

Darüber hinaus hat die New Horizons-Mission der NASA Messungen von aufgenommenen Ionen bereitgestellt, Teilchen, die im Weltraum ionisiert werden und aufgenommen werden und sich zusammen mit dem Sonnenwind bewegen. Aufgrund ihrer eindeutigen Herkunft aus den von der Sonne ausströmenden Sonnenwindpartikeln sind Pick-up-Ionen viel heißer als andere Sonnenwindpartikel – und von dieser Tatsache hängt Ophers Arbeit ab.

"Es sind zwei Flüssigkeiten miteinander vermischt. Sie haben eine Komponente, die sehr kalt ist und eine Komponente, die viel heißer ist, die Aufnahmeionen", sagte Opher, Professor für Astronomie an der Boston University. „Wenn Sie kalte und heiße Flüssigkeit haben und sie in den Weltraum bringen, werden sie sich nicht vermischen – sie entwickeln sich größtenteils getrennt. Wir haben diese beiden Komponenten des Sonnenwinds getrennt und die resultierende 3D-Form von modelliert die Heliosphäre."

Die separate Betrachtung der Komponenten des Sonnenwinds in Kombination mit Ophers früherer Arbeit, bei der das Sonnenmagnetfeld als dominante Kraft bei der Gestaltung der Heliosphäre verwendet wurde, erzeugte eine entleerte Croissant-Form mit zwei Jets, die sich vom zentralen bauchigen Teil der Heliosphäre weg kräuselten und insbesondere die langer Schwanz von vielen Wissenschaftlern vorhergesagt.

"Weil die Pick-up-Ionen die Thermodynamik dominieren, ist alles sehr kugelförmig. Aber weil sie das System nach dem Terminationsschock sehr schnell verlassen, entleert sich die gesamte Heliosphäre", sagte Opher.

Die Form unseres Schildes

Die Form der Heliosphäre ist mehr als eine Frage akademischer Neugier: Die Heliosphäre fungiert als Schutzschild unseres Sonnensystems gegen den Rest der Galaxie.

Energetische Ereignisse in anderen Sternensystemen, wie Supernova, können Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Diese Teilchen schießen in alle Richtungen, auch in unser Sonnensystem. Aber die Heliosphäre wirkt wie ein Schild: Sie absorbiert etwa drei Viertel dieser enorm energiereichen Teilchen, genannt galaktische kosmische Strahlung, die in unser Sonnensystem eindringen würden.

Diejenigen, die es schaffen, können verheerende Folgen haben. Wir sind auf der Erde durch das Magnetfeld und die Atmosphäre unseres Planeten geschützt, aber Technologie und Astronauten im Weltraum oder auf anderen Welten sind exponiert. Sowohl elektronische als auch menschliche Zellen können durch die Auswirkungen der galaktischen kosmischen Strahlung beschädigt werden – und da galaktische kosmische Strahlung so viel Energie trägt, sind sie schwer auf eine für die Raumfahrt praktikable Weise zu blockieren. Die Heliosphäre ist die Hauptverteidigung von Raumfahrern gegen galaktische kosmische Strahlung, daher ist das Verständnis ihrer Form und ihres Einflusses auf die Rate der galaktischen kosmischen Strahlung, die auf unser Sonnensystem trifft, ein wichtiger Aspekt bei der Planung der robotergestützten und menschlichen Weltraumforschung.

Die Form der Heliosphäre ist auch Teil des Puzzles für die Suche nach Leben auf anderen Welten. Die schädliche Strahlung der galaktischen kosmischen Strahlung kann eine Welt unbewohnbar machen, ein Schicksal, das in unserem Sonnensystem aufgrund unseres starken Himmelsschildes vermieden wird. Wenn wir mehr darüber erfahren, wie unsere Heliosphäre unser Sonnensystem schützt – und wie sich dieser Schutz im Laufe der Geschichte des Sonnensystems verändert haben könnte – können wir nach anderen Sternensystemen suchen, die einen ähnlichen Schutz bieten könnten. Und ein Teil davon ist die Form: Sind unsere heliosphärischen Doppelgänger langschwänzige Kometenformen, entleerte Croissants oder etwas ganz anderes?

Was auch immer die wahre Form der Heliosphäre sein mag, eine bevorstehende NASA-Mission wird ein Segen sein, um diese Fragen zu lösen: die Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP).

IMAP, das 2024 gestartet werden soll, wird die Partikel kartieren, die von den Grenzen der Heliosphäre zur Erde zurückströmen. IMAP wird auf den Techniken und Entdeckungen der IBEX-Mission aufbauen, um neues Licht auf die Natur der Heliosphäre, den interstellaren Raum und den Weg der galaktischen kosmischen Strahlung in unser Sonnensystem zu werfen.

Das DRIVE Science Center von Opher zielt darauf ab, rechtzeitig zum Start von IMAP ein testbares Modell der Heliosphäre zu erstellen. Ihre Vorhersagen über die Form und andere Eigenschaften der Heliosphäre – und wie sich dies in den von der Grenze zurückströmenden Partikeln widerspiegeln würde – würden Wissenschaftlern eine Grundlage für den Vergleich mit den Daten von IMAP bieten.


Die NASA sagt, wir leben alle in einem riesigen „deflationierten Croissant“, ja, wirklich

In einem am 5. August veröffentlichten Artikel erläuterten NASA-Forscher neue Erkenntnisse aus einer in veröffentlichten Studie Naturastronomie das vorhersagte, wie die Form unseres Sonnensystems war, und es wurde mit einem „abgepumpten Croissant“ verglichen.

Die Studie von Naturastronomie schlug die mögliche Form des Universums unter Verwendung von Daten der NASA vor. „Seit den bahnbrechenden Arbeiten von Baranov und Malama herrschte Konsens, dass die Form der Heliosphäre kometenartig ist. In jüngerer Zeit wurde diese Standardform durch die Erkenntnis in Frage gestellt, dass das solare Magnetfeld eine entscheidende Rolle bei der Führung der Helioscheide spielt ( HS) Sonnenwind strömt in zwei Jet-ähnliche Strukturen. Cassinis Beobachtungen energetischer neutraler Atome deuten weiter darauf hin, dass die Heliosphäre keinen Schweif hat", heißt es in der Studie.

Auf der Website der NASA wurde in dem Artikel erklärt, dass frühere Forschungen von Dr. Merav Opher, einem Professor für Astronomie an der Boston University, gezeigt haben, wie Magnetfelder und Jets eine Form ähnlich einem Frühstücksgebäck erzeugen. "Die separate Betrachtung der Komponenten des Sonnenwinds in Kombination mit Ophers früherer Arbeit, bei der das Sonnenmagnetfeld als dominante Kraft bei der Gestaltung der Heliosphäre verwendet wurde, erzeugte eine entleerte Croissant-Form mit zwei Jets, die sich vom zentralen bauchigen Teil der Heliosphäre weg kräuselten und insbesondere fehlten der von vielen Wissenschaftlern vorhergesagte lange Schwanz", heißt es in dem NASA-Artikel.

Opher verglich die Form des Sonnensystems mit einem Kokon um die Sonne. "Jeder Stern hat einen Kokon um sich herum. Die meisten Sterne haben Winde und sie bewegen sich. Sie haben Kokons", sagte sie Nachrichtenwoche. "Mein Forschungsgebiet untersucht, wie Sterne - was die Natur und die Form der Eigenschaften dieser Sterne sind."

Opher erklärte die Entwicklung von der Kometenform zu den Croissantform-Erkenntnissen, die vor fünf Jahren begann. "Kokonform bedeutet, dass man einen Kopf hat wie ein Boot, das durch einen Fluss fährt. Ein Kopf und ein langer Schwanz, der wie ein Komet hinterherhängt. Was meine Studien gezeigt haben, haben wir bereits 2015 gezeigt - wir haben damit angefangen - und dann gibt es noch andere Beobachtungen" Das bestätigt, dass der Kokon der Sonne keinen Schwanz hat, der sich über Tausende und Abertausende dessen erstreckt, was wir astronomische Einheiten nennen – eine Entfernung zur Sonne. Es ist ein kurzer Schwanz “, sagte sie. "Wir hatten diesen lustigen Namen 2015 vorgeschlagen, eine Croissant-Form, weil es keine Blase ist, aber es hat diese zwei Hörner, die sich nach hinten erstrecken und wie Hörner eines Croissants aussehen."

Sie erklärte auch, dass in den fünf Jahren, seit die Croissant-Form vorgeschlagen wurde, neue Erkenntnisse zeigen, dass sie kugelförmiger ist, was dazu führt, dass sie "deflationiert" erscheint.

„Was diese neue Studie zeigt, ist, dass die Form – dieser Kokon – vorne kugelförmig ist. Es ist wie ein Croissant. Es ist immer noch die Hauptschlussfolgerung, dass [es] croissantartig ist, und jetzt werden sie es ein 'aufgeblasenes Croissant' nennen ', weil es viel kugelförmiger und in alle Richtungen viel kürzer ist", sagte sie. „Ich betone die Form des entleerten Croissants, weil die Tatsache, dass unsere Blase kleiner und entleert ist, wieder auf die Natur dieser Blase spricht. Wir entdecken, dass unser Verständnis davon, wie diese Blase funktioniert, ganz anders ist als was wir vorher verstanden haben."

Die Studie bietet ein Mittel, um Jets zu untersuchen, die "unglaubliche, mächtige Phänomene sind, die man in den Himmel sieht und aus schwarzen Löchern kommt, aus Galaxien kommt, sehr starke, kollimierte Strömungen sind, die meisten von ihnen sind relativistisch". Opher sagte, dass es, obwohl wir verschiedene Jets haben, immer noch eine Gelegenheit ist, sie zu studieren.

„In unserem Hinterhof hat unsere Sonne einen ganz ähnlichen Fall. Wir haben Jets. Diese Hörner des Croissants sind Jets, aber sie sind ein schwacher, relativistischer Bruder oder eine Schwester dieser mächtigen Jets. Das Analogon dieser sehr mächtigen relativistischen Jets, die wir überall im Universum zu sehen, aber jetzt haben wir festgestellt, dass Sterne auch Jets haben können, die aus dem Wind kommen Diese Hörner des Croissants sind sehr aufregend, weil wir stellare Jets in unserem Hinterhof studieren können und wir haben Messungen, die wir untersuchen können und schließen ein Phänomen, das extrem universell ist. Auch wenn es nicht relativistisch und langsam ist, liegt es in unserem Hinterhof. Sie können also wirklich anders verstehen, als wenn Sie von einer Teleskopschüssel aus schauen, dass Sie diese Dinge nur in weiter Ferne sehen können." Sie sagte.

Opher sagte auch, dass das Verständnis der Natur unseres Kokons und wie er bestimmte energetische Teilchen fernhält, wichtig ist, um zu verstehen, wie sich das Leben entwickelt. „Wir haben einen bewohnbaren Kokon, und wir wissen, dass dieser Kokon 75 Prozent [der energetischen Teilchen] abschirmt. Wie viel davon war entscheidend für die Entwicklung des Lebens? Wir versuchen immer noch, dies herauszufinden, aber wir müssen es ganz klar verstehen wie andere Blasen geformt sind, ihre Natur, um die Entwicklung des Lebens zu verstehen.


Heliosphäre

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Heliosphäre, die die Sonne und das Sonnensystem umgebende Region, die mit dem Sonnenmagnetfeld und den Protonen und Elektronen des Sonnenwinds gefüllt ist.

Das solare Magnetfeld in der Heliosphäre hat eine Dipolstruktur. Die magnetischen Feldlinien, die vom Sonnenwind von der Sonne nach außen getragen werden, bleiben an der Sonnenoberfläche haften. Aufgrund der Rotation der Sonne werden die Linien in eine spiralförmige Struktur gezogen. Auf einer Halbkugel (entweder auf der Nord- oder Südhalbkugel) sind die magnetischen Feldlinien nach innen gerichtet, auf der anderen nach außen gerichtet. Zwischen diesen beiden verschiedenen Hemisphären befindet sich eine Struktur, die als heliosphärisches Stromblatt bezeichnet wird.

Der Sonnenwind strömt durch das Sonnensystem nach außen in das interstellare Medium (ISM) und beginnt die Auswirkungen des ISM beim Abschlussschock zu spüren, wo der Sonnenwind an Geschwindigkeit verliert. Der Bereich jenseits des Terminationsschocks, in dem sich der Sonnenwind verlangsamt, wird Heliosheath genannt. Neutrale Atome in der Helioscheide bilden ein „Band“, das wahrscheinlich dadurch entsteht, dass Sonnenwindpartikel vom Magnetfeld im ISM ins Sonnensystem zurückreflektiert werden. An der äußeren Grenze der Helioscheide befindet sich die Heliopause, wo der nach außen gerichtete Druck des Sonnenwinds den Druck des ankommenden ISM ausgleicht. Die Heliopause gilt üblicherweise als Grenze des Sonnensystems und ist etwa 123 astronomische Einheiten (AE 1 Astronomische Einheit = 150 Millionen km) von der Sonne entfernt. (Zum Vergleich: Neptun, der äußerste Planet, ist 30 AE von der Sonne entfernt.)


Die Form unseres Sonnensystems aufdecken

Ein aktualisiertes Modell legt nahe, dass die Form der Einflussblase der Sonne, der Heliosphäre (in Gelb dargestellt), eher eine Form eines entleerten Croissants als die von anderen Forschungen vorgeschlagene Form eines langschwänzigen Kometen sein könnte. Kredit: Opher et al.

Wissenschaftler haben eine neue Vorhersage der Form der Blase, die unser Sonnensystem umgibt, anhand eines Modells entwickelt, das mit Daten von NASA-Missionen entwickelt wurde.

Alle Planeten unseres Sonnensystems sind von einer magnetischen Blase umgeben, die vom ständig ausströmenden Material der Sonne, dem Sonnenwind, im Weltraum geformt wurde. Außerhalb dieser Blase befindet sich das interstellare Medium – das ionisierte Gas und das Magnetfeld, das den Raum zwischen den Sternsystemen unserer Galaxie ausfüllt. Eine Frage, die Wissenschaftler seit Jahren zu beantworten versuchen, betrifft die Form dieser Blase, die sich durch den Weltraum bewegt, während unsere Sonne das Zentrum unserer Galaxie umkreist. Traditionell haben Wissenschaftler die Heliosphäre als Kometenform mit einer abgerundeten Vorderkante, der sogenannten Nase, und einem langen Schwanz dahinter betrachtet.

Forschung veröffentlicht in Naturastronomie im März und auf dem Titelblatt der Zeitschrift für Juli vorgestellt, bietet eine alternative Form, der dieser lange Schwanz fehlt: das entleerte Croissant.

Die Form der Heliosphäre ist von innen schwer zu messen. Der nächste Rand der Heliosphäre ist mehr als zehn Milliarden Meilen von der Erde entfernt. Nur die beiden Voyager-Raumsonden haben diese Region direkt vermessen, sodass wir nur noch zwei Punkte mit Bodenwahrheitsdaten über die Form der Heliosphäre haben.

Einige Forschungen deuten darauf hin, dass die Heliosphäre einen langen Schweif hat, ähnlich wie ein Komet, obwohl ein neues Modell auf eine Form hinweist, der dieser lange Schweif fehlt. Bildnachweis: Scientific Visualization Studio/Conceptual Imaging Lab der NASA

Aus der Nähe der Erde untersuchen wir unsere Grenze zum interstellaren Raum, indem wir Partikel einfangen und beobachten, die zur Erde fliegen. Dazu gehören geladene Teilchen, die aus entfernten Teilen der Galaxie stammen, die als galaktische kosmische Strahlung bezeichnet werden, zusammen mit denen, die sich bereits in unserem Sonnensystem befanden, sich in Richtung Heliopause bewegen und durch eine komplexe Reihe elektromagnetischer Prozesse zur Erde zurückgeworfen werden. Diese werden energetische neutrale Atome genannt, und da sie durch Wechselwirkung mit dem interstellaren Medium erzeugt werden, fungieren sie als nützlicher Proxy für die Kartierung des Randes der Heliosphäre. Auf diese Weise untersucht die NASA-Mission Interstellar Boundary Explorer (IBEX) die Heliosphäre, nutzt diese Teilchen als eine Art Radar und verfolgt die Grenze unseres Sonnensystems zum interstellaren Raum.

Um diese komplexen Daten zu verstehen, verwenden Wissenschaftler Computermodelle, um aus diesen Daten eine Vorhersage der Eigenschaften der Heliosphäre zu machen. Merav Opher, Hauptautor der neuen Forschung, leitet ein von der NASA und NSF finanziertes DRIVE Science Center an der Boston University, das sich auf die Herausforderung konzentriert.

Diese neueste Iteration von Ophers Modell verwendet Daten von planetarischen Wissenschaftsmissionen der NASA, um das Verhalten von Material im Weltraum zu charakterisieren, das die Blase der Heliosphäre füllt, und eine andere Perspektive auf ihre Grenzen zu erhalten. Die Cassini-Mission der NASA trug ein Instrument zur Untersuchung von Partikeln, die im Magnetfeld des Saturn gefangen sind, das auch Beobachtungen von Partikeln machte, die in Richtung des inneren Sonnensystems zurückprallen. Diese Messungen ähneln denen von IBEX, bieten jedoch eine andere Perspektive auf die Grenze der Heliosphäre.

Um die potenzielle Bewohnbarkeit von Exoplaneten zu verstehen, kann es Wissenschaftlern helfen zu wissen, ob unsere Heliosphäre der relativ verkürzten Astrosphäre von BZ Cam (links), der langen Astrosphäre von Mira (rechts) ähnlicher ist oder eine völlig andere Form hat. Bildnachweis: NASA/Casalegno/GALEX

Darüber hinaus hat die New Horizons-Mission der NASA Messungen von aufgenommenen Ionen bereitgestellt, Teilchen, die im Weltraum ionisiert werden und aufgenommen werden und sich zusammen mit dem Sonnenwind bewegen. Aufgrund ihrer eindeutigen Herkunft aus den Sonnenwindpartikeln, die von der Sonne ausströmen, sind Aufnahmeionen viel heißer als andere Sonnenwindpartikel – und von dieser Tatsache hängt Ophers Arbeit ab.

"Es sind zwei Flüssigkeiten miteinander vermischt. Sie haben eine Komponente, die sehr kalt ist und eine Komponente, die viel heißer ist, die Aufnahmeionen", sagte Opher, Professor für Astronomie an der Boston University. „Wenn Sie kalte und heiße Flüssigkeit haben und sie in den Weltraum bringen, werden sie sich nicht vermischen – sie entwickeln sich größtenteils getrennt. Wir haben diese beiden Komponenten des Sonnenwinds getrennt und die resultierende 3D-Form modelliert der Heliosphäre."

Die separate Betrachtung der Komponenten des Sonnenwinds in Kombination mit Ophers früherer Arbeit, bei der das Sonnenmagnetfeld als dominante Kraft bei der Gestaltung der Heliosphäre verwendet wurde, erzeugte eine entleerte Croissant-Form mit zwei Jets, die sich vom zentralen bauchigen Teil der Heliosphäre weg kräuselten und insbesondere die langer Schwanz von vielen Wissenschaftlern vorhergesagt.

"Weil die Pick-up-Ionen die Thermodynamik dominieren, ist alles sehr kugelförmig. Aber weil sie das System nach dem Terminationsschock sehr schnell verlassen, entleert sich die gesamte Heliosphäre", sagte Opher.

Ein aktualisiertes Modell legt nahe, dass die Form der Einflussblase der Sonne, der Heliosphäre (in Gelb dargestellt), eher eine Form eines entleerten Croissants als die von anderen Forschungen vorgeschlagene Form eines langschwänzigen Kometen sein könnte. Kredit: Opher et al.

Die Form unseres Schildes

Die Form der Heliosphäre ist mehr als eine Frage akademischer Neugier: Die Heliosphäre fungiert als Schutzschild unseres Sonnensystems gegen den Rest der Galaxie.

Energetische Ereignisse in anderen Sternensystemen, wie Supernova, können Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Diese Teilchen schießen in alle Richtungen, auch in unser Sonnensystem. Aber die Heliosphäre wirkt wie ein Schild: Sie absorbiert etwa drei Viertel dieser enorm energiereichen Teilchen, genannt galaktische kosmische Strahlung, die in unser Sonnensystem eindringen würden.

Diejenigen, die es schaffen, können verheerende Folgen haben. Wir sind auf der Erde durch das Magnetfeld und die Atmosphäre unseres Planeten geschützt, aber Technologie und Astronauten im Weltraum oder auf anderen Welten sind exponiert. Sowohl elektronische als auch menschliche Zellen können durch die Auswirkungen der galaktischen kosmischen Strahlung beschädigt werden – und da galaktische kosmische Strahlung so viel Energie trägt, ist es schwierig, sie auf eine für die Raumfahrt praktikable Weise zu blockieren. Die Heliosphäre ist die Hauptverteidigung von Raumfahrern gegen galaktische kosmische Strahlung, daher ist das Verständnis ihrer Form und ihres Einflusses auf die Rate der galaktischen kosmischen Strahlung, die auf unser Sonnensystem trifft, ein wichtiger Aspekt bei der Planung der robotergestützten und menschlichen Weltraumforschung.

  • Einige Forschungen deuten darauf hin, dass die Heliosphäre einen langen Schweif hat, ähnlich wie ein Komet, obwohl ein neues Modell auf eine Form hinweist, der dieser lange Schweif fehlt. Bildnachweis: Scientific Visualization Studio/Conceptual Imaging Lab der NASA
  • Um die potenzielle Bewohnbarkeit von Exoplaneten zu verstehen, kann es Wissenschaftlern helfen zu wissen, ob unsere Heliosphäre der relativ verkürzten Astrosphäre von BZ Cam (links), der langen Astrosphäre von Mira (rechts) ähnlicher ist oder eine völlig andere Form hat. Bildnachweis: NASA/Casalegno/GALEX

Die Form der Heliosphäre ist auch Teil des Puzzles für die Suche nach Leben auf anderen Welten. Die schädliche Strahlung der galaktischen kosmischen Strahlung kann eine Welt unbewohnbar machen, ein Schicksal, das in unserem Sonnensystem aufgrund unseres starken Himmelsschildes vermieden wird. Wenn wir mehr darüber erfahren, wie unsere Heliosphäre unser Sonnensystem schützt – und wie sich dieser Schutz im Laufe der Geschichte des Sonnensystems möglicherweise verändert hat – können wir nach anderen Sternensystemen suchen, die einen ähnlichen Schutz bieten könnten. Und ein Teil davon ist die Form: Sind unsere heliosphärischen Doppelgänger langschwänzige Kometenformen, entleerte Croissants oder etwas ganz anderes?

Unabhängig von der wahren Form der Heliosphäre wird eine bevorstehende NASA-Mission ein Segen sein, um diese Fragen zu lösen: die Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP).

IMAP, das 2024 gestartet werden soll, wird die Partikel kartieren, die von den Grenzen der Heliosphäre zur Erde zurückströmen. IMAP wird auf den Techniken und Entdeckungen der IBEX-Mission aufbauen, um neues Licht auf die Natur der Heliosphäre, den interstellaren Raum und den Weg der galaktischen kosmischen Strahlung in unser Sonnensystem zu werfen.

Das DRIVE Science Center von Opher zielt darauf ab, rechtzeitig zum Start von IMAP ein testbares Modell der Heliosphäre zu erstellen. Ihre Vorhersagen über die Form und andere Eigenschaften der Heliosphäre – und wie sich dies in den von der Grenze zurückströmenden Partikeln widerspiegeln würde – würden Wissenschaftlern eine Grundlage für den Vergleich mit den Daten von IMAP bieten.


Hat unser Sonnensystem die Form eines Croissants oder einer Riesengarnele?

Unsere Sonne sendet starke Sonnenwinde aus, die sich wie eine riesige Blase um die Planeten unseres Sonnensystems wickeln. Diese magnetische Blase, Heliosphäre genannt, schützt die Planeten vor schädlicher kosmischer Strahlung, die im Zuge mächtiger kosmischer Ereignisse wie Supernovae abgeworfen wird.

Wissenschaftler haben lange vermutet, dass die Heliosphäre wie ein Komet geformt sein könnte, mit einer ausgeprägten, spitzen "Nase" und einem langen, geschwungenen Schweif. Aber laut einer neuen Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Naturastronomie, das ist nicht der Fall. Die Wahrheit ist viel schmackhafter.

Du liebst unser Badass-Universum. Wir auch. Lassen Sie uns gemeinsam darüber nachdenken.

Nach einer Reihe von Simulationen mit Daten aus verschiedenen NASA-Missionen glaubt ein Team von Astronomen nun, dass die Heliosphäre unseres Sonnensystems wie ein „abgeblasenes Croissant“ geformt sein könnte. Persönlich sehen wir eine Jumbo-Garnelen.

Wissenschaftler haben kürzlich die Position des Zentrums des Sonnensystems bestimmt, aber seine Form von innen zu bestimmen, ist eine knifflige Aufgabe. Um ein Gefühl für die Form des Sonnensystems zu bekommen, müssen die Forscher zunächst alle Materialien darin identifizieren. Offensichtlich haben wir Planeten und Monde, Asteroiden und Kometen, winzige Bakterien und Steve Buscemi. Aber da ist auch noch eine ganze Menge anderer Sachen drin.

Daten von der Grenze zwischen dem Sonnensystem und dem Rest des Weltraums&mdash bekannt als Heliopause&mdashis spärlich. Die 1977 gestartete Raumsonde Voyager erreichte erst vor wenigen Jahren den Rand des Sonnensystems. Das bringt die gesamten In-Situ-Rand-of-Solar-System-Datenpunkte auf, nun ja, zwei.

Glücklicherweise liefern andere Missionen hilfreiche Hinweise, die es Wissenschaftlern ermöglichen, einen groben Umriss unseres blasenartigen Zuhauses zu erstellen.

Die NASA-Mission Interstellar Boundary Explorer (IBEX) untersucht kosmische Strahlen, die aus den fernen Bereichen der Galaxie auf die Erde zueilen, sowie eine andere Art von Teilchen, die als energetisches neutrales Atom bezeichnet werden und hier im Sonnensystem ihren Ursprung haben. Sie rasen herum, stoßen auf die Heliopause&mdasha satte 10 Milliarden Meilen von der Erde entfernt&mdashand zoomen zurück in Richtung unseres Planeten. Auch die Cassini-Mission, die zwischen 2004 und 2017 den Saturn und seine vielen Monde umwirbelte, verfügte über ein Instrument, das diese Teilchen untersuchte.

Besonders hilfreich war die Mission New Horizons. Während die Raumsonde durch das Sonnensystem gefegt ist, haben Pluto, Charon und Arrokoth Messungen zu einer speziellen Art von Teilchen gesammelt, die von Sonnenwinden getragen wird, die als Pick-up-Ion bezeichnet wird. Diese Frankensteinschen Pick-up-Ionen sind viel heißer als andere, viel kältere geladene Teilchen, die im Sonnenwind gefunden werden, weil sie im Weltraum ionisiert wurden.

&bdquoWenn Sie etwas kaltes und heißes Fluid haben und sie in den Weltraum bringen, werden sie sich vermischen &mdash, sie werden sich größtenteils getrennt entwickeln“, sagte der Astronom Merav Opher von der Boston University in einer Erklärung. „Wir haben diese beiden Komponenten getrennt des Sonnenwinds und modellieren Sie die resultierende 3D-Form der Heliosphäre.&rdquo

Wenn wir vorhaben, weiter in das Sonnensystem vorzudringen, wird es entscheidend sein, seine Form zu verstehen. Es könnte uns helfen, unsere Astronauten und ihre zukünftigen Lebensräume auf den Strahlungsangriff vorzubereiten, dem sie auf dem Mond, dem Mars und darüber hinaus ausgesetzt sein werden.


Unser Sonnensystem sieht aus wie ein entleertes Croissant, verrät die NASA

Die Form der Heliosphäre ist von innen schwer zu messen.

Der nächste Rand der Heliosphäre ist mehr als 10 Milliarden Meilen von der Erde entfernt.

Die NASA-Mission Interstellar Boundary Explorer oder IBEX untersucht die Heliosphäre.

Merav Opher, Hauptautor neuer Forschungsarbeiten an der Boston University, und Kollegen nutzten Daten aus planetarischen Missionen der NASA, um das Verhalten des Materials im Weltraum, das die Blase der Heliosphäre füllt, zu charakterisieren und eine andere Perspektive auf ihre Grenzen zu erhalten.

“Weil die Pick-up-Ionen die Thermodynamik dominieren, ist alles sehr kugelförmig. Aber da sie das System nach dem Beendigungsschock sehr schnell verlassen, entleert sich die gesamte Heliosphäre ”

sagte Opher

Die Form der Heliosphäre ist auch Teil des Puzzles für die Suche nach Leben auf anderen Welten.

Die schädliche Strahlung der galaktischen kosmischen Strahlung kann eine Welt unbewohnbar machen, ein Schicksal, das in unserem Sonnensystem aufgrund unseres starken Himmelsschildes vermieden wird, so die Forscher.


Die NASA sagt, wir leben alle in einer riesigen Blase, die wie ein „aufgeblasenes Croissant“ geformt ist

Wissenschaftler haben eine neue Vorhersage der Form der Heliosphäre entwickelt - der Blase, die unser Sonnensystem umgibt.

Freitag, 7. August 2020 10:24, UK

Die NASA hat die Form der Blase, die unser Sonnensystem umgibt, enthüllt: ein entleertes Croissant.

Wissenschaftler der US-Raumfahrtbehörde haben eine neue Vorhersage der Form der Heliosphäre mit einem Modell entwickelt, das mit Daten von . entwickelt wurde NASA Missionen.

Die Heliosphäre ist der riesige Bereich um die Sonne, der alle Planeten unseres Sonnensystems umhüllt.

Es fungiert als Schild und schützt die Planeten vor galaktischer kosmischer Strahlung.

Traditionell haben Wissenschaftler die Heliosphäre als Kometenform mit einer abgerundeten Vorderkante, der sogenannten Nase, und einem langen Schwanz dahinter betrachtet.

Aber die neue Forschung – die sich auf Daten der Voyager-Raumsonden, der Cassini-Mission zum Jupiter und der New Horizons-Mission zu Jupiter und Pluto stützt – legt nahe, dass die Heliosphäre eher eine Sichelform als ein Komet ist.

Wissenschaftler untersuchten Partikel, die zur Erde fliegen, Partikel, die im Magnetfeld des Saturn gefangen sind, Partikel, die in Richtung des inneren Sonnensystems zurückprallen, und nutzten die Daten der NASA-Missionen, um das Verhalten von Material im Weltraum zu charakterisieren, das die Blase der Heliosphäre füllt, um ihre Grenze zu kartieren.

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Das Endergebnis war eine Form eines "aufgeblasenen Croissants".

"Die Form der Heliosphäre ist auch Teil des Puzzles, um Leben auf anderen Welten zu suchen", sagte die NASA.

"Die schädliche Strahlung der galaktischen kosmischen Strahlung kann eine Welt unbewohnbar machen, ein Schicksal, das in unserem Sonnensystem aufgrund unseres starken Himmelsschildes vermieden wird.

„Wenn wir mehr darüber erfahren, wie unsere Heliosphäre unser Sonnensystem schützt – und wie sich dieser Schutz im Laufe der Geschichte des Sonnensystems möglicherweise verändert hat – können wir nach anderen Sternensystemen suchen, die einen ähnlichen Schutz bieten könnten.

"Und ein Teil davon ist die Form: Sind unsere heliosphärischen Doppelgänger langschwänzige Kometenformen, entleerte Croissants oder etwas ganz anderes?"


Unser Sonnensystem sieht aus wie ein entleertes Croissant, verrät die NASA

Repräsentatives Bild (Foto mit freundlicher Genehmigung: IANS)

Unser Sonnensystem sieht aus wie ein entleertes Croissant, hat die NASA enthüllt, nachdem sie eine neue Vorhersage der Form der Magnetblase entwickelt hatte, die unser Sonnensystem umgibt.

Anhand von Daten von NASA-Missionen legt ein aktualisiertes Modell unseres Sonnensystems nahe, dass die Form der Einflussblase der Sonne, der Heliosphäre, eher eine Form eines entleerten Croissants als die von anderen Forschungen vorgeschlagene Form eines langschwänzigen Kometen sein könnte.

Die Form der Heliosphäre ist mehr als eine Frage akademischer Neugier. Die Heliosphäre fungiert als Schild unseres Sonnensystems gegen den Rest der Galaxie.

Laut einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde, sind alle Planeten unseres Sonnensystems von einer magnetischen Blase umgeben, die vom ständig ausströmenden Material der Sonne, dem Sonnenwind, im Weltraum geformt wird.

Außerhalb dieser Blase befindet sich das interstellare Medium – das ionisierte Gas und das Magnetfeld, das den Raum zwischen den Sternsystemen unserer Galaxie ausfüllt.

Traditionell haben Wissenschaftler die Heliosphäre als Kometenform mit einer abgerundeten Vorderkante, der sogenannten Nase, und einem langen Schwanz dahinter betrachtet.

Die Form der Heliosphäre ist von innen schwer zu messen.

Der nächste Rand der Heliosphäre ist mehr als 10 Milliarden Meilen von der Erde entfernt.

Die Mission Interstellar Boundary Explorer (IBEX) der NASA untersucht die Heliosphäre.

Merav Opher, Hauptautor neuer Forschungsarbeiten an der Boston University, und Kollegen nutzten Daten aus planetarischen Wissenschaftsmissionen der NASA, um das Verhalten von Material im Weltraum, das die Blase der Heliosphäre füllt, zu charakterisieren und eine andere Perspektive auf ihre Grenzen zu erhalten.

"Weil die Pick-up-Ionen die Thermodynamik dominieren, ist alles sehr kugelförmig. Aber weil sie das System nach dem Terminationsschock sehr schnell verlassen, entleert sich die gesamte Heliosphäre", sagte Opher.

The heliosphere's shape is also part of the puzzle for seeking out life on other worlds.

The damaging radiation from galactic cosmic rays can render a world uninhabitable, a fate avoided in our solar system because of our strong celestial shield, said the researchers.


Solar System’s Heliosphere May Be Smaller and Rounder than Previously Thought (Astronomy / Planetary Science)

The heliosphere is a giant magnetic bubble that contains our Solar System, the solar wind and the solar magnetic field. Outside the heliosphere is the interstellar medium — the ionized gas and magnetic field that fills the space between stellar systems in our Milky Way Galaxy. The shape of the heliosphere has been explored in the past six decades. There was a consensus that its shape is comet-like. New research led by Boston University and Harvard University provides an alternative shape that lacks this long tail: the deflated croissant.

Fig: New model suggests the shape of the Sun’s bubble of influence, the heliosphere (seen in yellow), may be a deflated croissant shape, rather than the long-tailed comet shape suggested by other research. Image credit: Opher et al, doi: 10.1038/s41550-020-1036-0.

The shape of the heliosphere is difficult to measure from within. The closest edge of the heliosphere is more than 16 billion km (10 billion miles) from Earth.

Only NASA’s twin Voyager spacecraft directly measured this region, leaving us with just two points of ground-truth data on the shape of the heliosphere.

From near Earth, scientists study our boundary to interstellar space by capturing and observing particles flying toward Earth.

This includes charged particles that come from distant parts of the Galaxy, called galactic cosmic rays, along with those that were already in our Solar System, travel out towards the heliopause, and are bounced back towards Earth through a complex series of electromagnetic processes.

These are called energetic neutral atoms, and because they are created by interacting with the interstellar medium, they act as a useful proxy for mapping the edge of the heliosphere.

This is how NASA’s Interstellar Boundary Explorer (IBEX) studies the heliosphere, making use of these particles as a kind of radar, tracing out our Solar System’s boundary to interstellar space.

To make sense of these data, scientists use computer models to turn the data into a prediction of the heliosphere’s characteristics.

In the new research, Boston University’s Professor Merav Opher and colleagues used data from several NASA missions to characterize the behavior of material in space that fills the bubble of the heliosphere and get another perspective on its borders.

NASA’s Cassini mission carried an instrument — designed to study particles trapped in Saturn’s magnetic field — that also made observations of particles bouncing back towards the inner Solar System. These measurements are similar to IBEX’s, but provide a distinct perspective on the heliosphere’s boundary.

Additionally, NASA’s New Horizons mission has provided measurements of pick-up ions, particles that are ionized out in space and are picked up and move along with the solar wind.

Because of their distinct origins from the solar wind particles streaming out from the Sun, pick-up ions are much hotter than other solar wind particles — and it’s this fact that the new work hinges on.

Considering the solar wind’s components separately, combined with an earlier work by the team using the solar magnetic field as a dominant force in shaping the heliosphere, created a deflated croissant shape, with two jets curling away from the central bulbous part of the heliosphere, and notably lacking the long tail predicted by many scientists.


Earth’s ‘Shield’

Traditionally, depictions of that bubble have presented it as closely resembling a comet, with a long trail behind it.

The heliosphere, a vast region of space which surrounds and is created by the Sun in the surrounding interstellar medium, is continuously "inflated" by plasma known as the solar wind. Radiation levels inside and outside the heliosphere differ, with the galactic cosmic rays less profuse inside the heliosphere, with planets, such as our Earth, partly shielded from their impact.

Thus, the “bubble” acts as our solar system’s shield against the rest of the galaxy.

NASA studies has been conducting studies into the heliosphere to better understand fundamental physics of space surrounding earth and to glean information regarding space throughout the rest of the universe, as well as regarding what makes planets habitable.

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