[830x]
Новые данные дали окончательный ответ на вопрос, который в течение нескольких десятилетий не давал покоя астрономам, о туманном образовании, излучающем мягкое рентгеновское излучение, наблюдаемое по всему небу. Благодаря отремонтированным детекторам, которые первоначально запускались в космос на метеорологической ракете НАСА еще в 1970-е годы, астрономы наконец-то смогли подтвердить давно высказанное предположение о том, что большая часть этого свечения обусловлена областью межзвездной плазмы с температурой порядка миллиона градусов, которая известна под названием “локальный горячий пузырь” (local hot bubble), или LHB. Наряду с этим, исследование также устанавливает верхние пределы количества низкоэнергетического, или мягкого, рентгеновского излучения, создаваемого в пределах нашей планетарной системы солнечным ветром, который представляет собой резкий выброс потока заряженных частиц с поверхности Солнца.

"Результатом взаимодействий солнечного ветра с нейтральными атомами комет, внешних слоев атмосфер планет и даже межзвездного газа является генерирование мягкого рентгеновского излучения," – объясняет участник группы исследователей Стив Сноуден (Steve Snowden), астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда, НАСА, в Гринбелте, штат Мэриленд. "Нам приходится учитывать эти процессы, поскольку рентгеновское излучение, генерируемое в результате этих процессов, существенно затрудняет широкомасштабные наблюдения, которые мы проводим в космическом пространстве".

Десятилетия, посвященные составлению карт неба в рентгеновском диапазоне излучений с энергиями порядка 250 электронвольт, -- приблизительно в 100 раз превышающими энергию видимого света, -- позволили с большой долей достоверности обнаружить сильное излучение там, где его быть не должно. Это свечение, известное как рассеянное мягкое рентгеновское фоновое излучение, удивляет своей необычной яркостью в изобилующей газом центральной плоскости нашей Галактики, где оно, вообще говоря, должно сильно поглощаться. Это позволило предположить, что фоновое излучение является локальным явлением, происхождение которого обусловлено пузырем горячего газа, растянувшимся на несколько сотен световых лет от Солнечной системы во всех направлениях. Проведенные более точные измерения также позволили сделать совершенно четкое заключение о том, что Солнце находится в области, в которой межзвездный газ очень сильно разрежен. С учетом этих двух факторов, рассматриваемых в совокупности, можно утверждать, что наша Солнечная система проходит через область, которая, возможно, была расчищена в результате взрыва одной или нескольких сверхновых, взорвавшихся в течение последних 20 миллионов лет.

Проводившееся в 1990-е годы немецкой рентгеновской обсерваторией ROSAT шестимесячное обзорное исследование всего неба предоставило уточненные карты рассеянного фона, и, кроме того, обнаружило, что кометы являются источниками мягкого рентгеновского излучения, что явилось неожиданностью для астрономов. Когда астрономам стал понятен этот процесс, получивший название “обмен зарядами в солнечном ветре” (или “перезарядка солнечного ветра”), они поняли, что это могло происходить везде, где нейтральные атомы вступали во взаимодействие с ионами солнечного ветра.

В течение последних десяти лет некоторыми учеными высказывалось сомнение в отношении справедливости отдельных толкований LHB (Локального горячего пузыря). Они выдвигали гипотезу, утверждающую, что рассеянный мягкий рентгеновский фон образуется, главным образом, в результате “перезарядки” солнечного ветра", - рассказывает Ф. Скотт Портер ( F. Scott Porter), астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда, также принимающий участие в исследовании. "Единственный способ проверить это – разработать прибор и провести соответствующие измерения."

Возглавляемая Массимилиано Галиацци (Massimiliano Galeazzi), профессором физики из Университета Майами в Корал Гейблз, штат Флорида, группа международного сотрудничества создала миссию как раз для этих целей. В группу вошли ученые из НАСА, Висконсинского университета в Мэдисоне, Мичиганского университета в Энн-Арборе, Канзасского университета в Лоуренсе, университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, Французского национального центра научных исследований (CNRS), штаб-квартира которого находится в Париже, и других организаций.




Эта анимация иллюстрирует, как реально происходит обмен зарядами в солнечном ветре . Атом межзвездного гелия (голубой) сталкивается с ионом солнечного ветра (красный), высвобождая один свой электрон (желтый), который захватывается второй частицей. Когда электрон перейдет в более низкое энергетическое состояние (то есть при переходе на нижний энергетический уровень), он испускает мягкое рентгеновское излучение.
Автор снимка: Центр космических полетов имени Годдарда, НАСА
Галиацци и его коллеги отремонтировали, протестировали, откалибровали и настроили детекторы рентгеновского излучения, разработанные в Висконсинском университете, которые в первый раз запускались в космос на метеорологических (геофизических) ракетах в 1970-е годы. Компонентам другого прибора, летавшего в космос на космическом корабле многоразового использования” Индевор” (Endeavour ) в1993 году, была также дана новая жизнь. Миссия была названа DXL, сокращенно от Diffuse X-ray emission from the Local Galaxy (Рассеянное рентгеновское излучение из Локальной галактики).

12 декабря 2012 года с ракетного полигона “Белые Пески” (White Sands) в Нью- Мексико стартовала миссия DXL с использованием метеорологической ракеты НАСА (для исследования верхних слоев атмосферы) “Блэк Брант IX”, максимальная высота полета составила160 миль (258 км), время нахождения приборов на этой высоте (в верхних слоях атмосферы) было пять минут. Программой полета предусматривалось проведение наблюдений с помощью приборов по самому неблагоприятному сценарию, включая обмен зарядами с межзвездным газом.

В настоящее время Солнечная система проходит через небольшое облако холодного межзвездного газа, которое перемещается по Галактике. Нейтральные атомы водорода и гелия этого облака проносятся через планетарную систему со скоростью порядка 56000 миль в час (90000 км/ч). Если атомы водорода быстро ионизируются и управляются воздействием многочисленных сил, то траектории движения атомов гелия определяются, главным образом, силами притяжения Солнца. В результате воздействия солнечной гравитации образуется идущий от Солнца нисходящий поток "фокусирующего конуса гелия ", который пересекает орбиту Земли и располагается высоко в небе ближе к полуночи в начале декабря.

"Такое фокусирование гелия создает область, в которой наблюдается значительно более высокая плотность нейтральных атомов и, соответственно, более высокая скорость обмена зарядами", - поясняет Сноуден.

Солнечный ветер ускоряется в солнечной короне, самой раскаленной части солнечной атмосферы, при этом его атомы ионизируются – лишаются многих своих электронов. Когда нейтральный атом соударяется с ионом солнечного ветра, один из его электронов чаще всего переходит к заряженной частице. Как только электрон захватывается ионом, он какое – то время находится в возбужденном состоянии, затем испускает мягкое рентгеновское излучение и переходит на более низкий энергетический уровень. Таким образом, происходит реальный обмен зарядами в солнечном ветре.

Для установления исходного уровня (так называемой базовой линии) мягкого рентгеновского фонового излучения исследователи использовали данные, полученные в ходе миссии ROSAT в сентябре 1990 года, которые отбирались во всей области, а не только внутри фокусирующего конуса гелия. Результаты исследования, опубликованные в выпуске “онлайн” версии журнала “Nature” от 27 июля, указывают на то, что только около 40 % мягкого рентгеновского фонового излучения было сгенерировано внутри Солнечной системы.

"Теперь мы знаем, что излучение обязано своим происхождением сразу двум источникам, но доминирующее значение все же отводится локальному горячему пузырю”, - утверждает Галиацци. "Это знаменательное открытие. А именно, наличие или отсутствие локального пузыря влияет на наше представление об области Галактики, окружающей Солнце, и, следовательно, может использоваться в качестве основы для будущих моделей структуры галактики."

Галиацци и его коллеги уже планируют следующий полет DXL, который будет включать дополнительные приборы, позволяющие лучше охарактеризовать излучение. Его запуск в настоящее время планируется на декабрь 2015 года.

"Команда DXL – беспрецедентный пример сотрудничества на стыке наук, объединившего астрофизиков, ученых-планетологов и гелиофизиков", - добавляет Портер. "Это необычно, но весьма полезно, когда ученые с такими разными интересами объединяют свои усилия, чтобы добиться значительных результатов."
http://www.astrogorizont.com/content/read-mezhzvezdnojsreda