• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Ważne odkrycia dotyczące własności lokalnego otoczenia Słońca

    01.02.2012. 08:04
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Astronomowie zbadali strumień atomów docierających z ośrodka międzygwiazdowego i poznali dokładne położenie Słońca w lokalnym otoczeniu - poinformowała amerykańska agencja kosmiczna NASA oraz polskie Centrum Badań Kosmicznych PAN. Międzynarodowy zespół naukowców, z istotnym udziałem polskich uczonych z Centrum Badań Kosmicznych PAN (CBK PAN), dokonał odkryć dotyczących najbliższego otoczenia galaktycznego wokół naszego Układu Słonecznego.

     


    Dzięki najnowszym wynikom wiemy teraz dokładnie, w którym pobliskim obłoku materii znajduje się Słońce, mamy pierwsze bezpośrednie obserwacje cząstek materii międzygwiazdowej oraz znamy kierunek i prędkość strumienia cząstek wiatru galaktycznego. Co więcej, okazuje się, że lokalny obłok materii międzygwiazdowej ma inne właściwości składu chemicznego niż Słońce.

    Galaktyczny strumień atomów zmierza w stronę Słońca z wielką prędkością, która, wraz z wywieranym przez niego ciśnieniem, kształtuje heliosferę podczas podróży Słońca w przestrzeni międzygwiazdowej. Za jakiś czas, liczony w setkach lub tysiącach lat, Słońce wraz z heliosferą może opuścić lokalny obłok i natrafić na zupełnie inne środowisko galaktyczne.

    Heliosfera to obszar wokół Słońca, w którym dominującym czynnikiem jest wiatr słoneczny - strumień cząstek wypływających we wszystkich kierunkach z naszej gwiazdy. Tworzy on ,,bąbel" wewnątrz otaczającej materii międzygwiazdowej. Z przestrzeni międzygwiazdowej na heliosferę natrafia wiatr galaktyczny. Naładowane elektrycznie cząstki nie wnikają do środka, ale neutralne atomy przekraczają granicę heliosfery.

    Czeka na nie amerykańska sonda IBEX, wystrzelona przez NASA. Sonda prowadzi obserwacje już od trzech lat i co roku skanuje całe niebo. Dzięki tym pomiarom możemy poznać własności materii pochodzącej z najbliższego otoczenia Układu Słonecznego.

    Mierzony przez sondę strumień neutralnych atomów zmierza w stronę Słońca z kierunku gwiazdozbioru Skorpiona z prędkością ponad 80 tysięcy km/h. Jednak pod wpływem pola grawitacyjnego Słońca, ich trajektorie się zakrzywiają, tak iż wydaje się, że wybiegają z kierunku gwiazdozbioru Wagi.

    Nowe wyznaczenie prędkości strumienia cząstek pozwoliło naukowcom na ustalenie, że Układ Słoneczny znajduje się wewnątrz lokalnego obłoku międzygwiazdowego, niedaleko jego brzegu. Wcześniejsze pomiary z Sondy Ulysses plasowały Słońce pomiędzy dwoma obłokami i nie było jasności co do dokładnego położenia naszej gwiazdy w lokalnym otoczeniu.

    Bardzo ważny dla dalszych badań astronomicznych może okazać się inny wynik. Okazuje się, że stosunek ilości neonu i tlenu w lokalnym obłoku jest inny niż w przypadku Słońca. W serii artykułów naukowych, które ukazały się 31 stycznia w czasopiśmie ,,Astrophysical Journal", naukowcy informują, że jest w nim dużo mniej tlenu niż w przypadku Słońca (na 20 atomów neonu wypadają 74 atomy tlenu, a w przypadku Słońca na 20 atomów tlenu mamy 111 atomów tlenu).

    ,,Układ Słoneczny różni się od najbliższej przestrzeni wokół niego, co skutkuje dwoma możliwościami. Albo nasz układ planetarny wyewoluował w innej, bogatszej w tlen części Galaktyki, albo też spora część tlenu jest uwięziona w międzygwiazdowych ziarnach pyłu i nie jest w stanie poruszać się swobodnie w przestrzeni kosmicznej" - tłumaczy David McComas z Southwest Research Institute w San Antonio w Teksasie (USA), główny naukowiec misji IBEX.

    Być może za kilka lat sonda Voyager 1 wleci bezpośrednio w ośrodek międzygwiazdowy, bowiem właśnie znajduje się na granicach heliosfery Układu Słonecznego. Połączenie danych z sond Voyager, IBEX czy wcześniejszych pomiarów z sondy Ulysses może pozwolić naukowcom na lepsze zrozumienie najbliższego otoczenia Układu Słonecznego.

    W badaniach sondy IBEX ważny udział mieli polscy naukowcy. ,,Najnowsze obserwacje strumienia helu zmuszają nas do istotnej zmiany wyobrażeń o kształcie heliosfery, procesach zachodzących na jej styku z lokalnym obłokiem międzygwiazdowym, jak i o samym obłoku" - mówi dr hab. Maciej Bzowski, kierownik grupy z CBK PAN.

    W CBK PAN powstał program symulacyjny do analizy czasów przechodzenia jasnych gwiazd przez nierównoległe szczeliny jednego z urządzeń nawigacyjnych. ,,Dzięki zestawieniu z pozycjami gwiazd w katalogach astronomicznych, dane z przyrządu nawigacyjnego pozwalają nam wyznaczać kierunek osi obrotu sondy z dokładnością lepszą niż dwie dziesiąte stopnia" - mówi dr inż. Marek Hłond, także z CBK PAN.

    Naukowcy z CBK PAN skupili się na danych dotyczących atomów helu o niskiej energii. Okazało się, że sygnał od helu pojawia się wcześniej niż przewidywały dotychczasowe modele. W kolejnym kroku wyznaczono kierunek i szybkości napływu atomów helu, dokonała tego za pomocą symulacji numerycznych doktorantka Marzena Kubiak z CBK PAN. Wyniki okazały się różne od dotychczasowych o cztery stopnie i cztery kilometry na sekundę. ,,Zmiana nie wydaje się duża, niesie jednak istotne implikacje. Dowiedzieliśmy się dzięki temu, w którym z dwóch najbliższych obłoków materii międzygwiazdowej Słońce naprawdę jest zanurzone" - tłumaczy Kubiak.

    Nowe wyniki wspierają też hipotezę wysuniętą przez prof. dr hab. Stanisława Grzędzielskiego z CBK PAN. Według tej koncepcji atomy neutralne powstają poza heliosferą, a zaobserwowana wcześniej olbrzymia łukowata struktura tworzona przez strumień neutralnych atomów (nazwana Wstęgą) jest efektem geometrycznym, który wynika z położenia Układu Słonecznego niedaleko granicy lokalnego obłoku z hipotetycznym obłokiem międzygwiazdowym. 

    PAP - Nauka w Polsce

    cza/ hes/bsz



    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Heliowarkocz – tzw. ogon Układu Słonecznego, a dokładniej heliosfery. Jest to strumień cząstek wiatru słonecznego ciągnący się w kierunku przeciwnym do ruchu Słońca w przestrzeni międzygwiezdnej. Heliosfera – obszar wokół Słońca, w którym ciśnienie wiatru słonecznego przeważa nad ciśnieniem wiatrów galaktycznych, tworząc "bąbel" wyrzucanej przez Słońce materii w otaczającym ośrodku międzygwiazdowym. Heliosfera zawiera w sobie Słońce, wszystkie planety i większość mniejszych ciał Układu Słonecznego, chociaż hipotetyczny obłok Oorta rozciąga się daleko poza jej granice. Materia międzygwiazdowa – materia rozproszona w przestrzeni międzygwiazdowej. Jest to materia pierwotna galaktyki, ale w sposób ciągły wzbogacana przez materię traconą przez gwiazdy w wyniku powolnego wypływu bądź eksplozji znacznej części materii gwiazdy (np. jak w przypadku nowej lub gwiazd supernowych). Utrata materii przez gwiazdę jest jednoznaczna ze zwrotem materii do ośrodka międzygwiazdowego, z której wcześniej gwiazda powstała. Jednak skład chemiczny wyrzucanej materii różni się od pierwotnego składu materii, z której powstała gwiazda, ponieważ część tej materii brała udział w procesach jądrowych. Skutkiem jest stałe wzbogacanie materii międzygwiazdowej w galaktyce w produkty wewnątrzgwiezdnych reakcji jądrowych.

    Wiatr słoneczny – strumień cząstek wypływających ze Słońca, składający się przede wszystkim z protonów i elektronów o dużej energii. Protony spokojnej fazy wiatru mają energię około 0,5 keV, zaś podczas rozbłysków rejestrowane są cząstki o energii do 1 GeV. Rozchodzą się one promieniście we wszystkich kierunkach. Badania sondy Ulysses wykazały, że w płaszczyźnie słonecznego równika prędkość wiatru jest średnio ponad dwukrotnie mniejsza, niż na szerokościach heliograficznych obszaru polarnego. Podczas szczytu aktywności słonecznej, gdy zanikają polarne dziury koronalne, prędkość wiatru emitowanego w kierunku bliskim osi obrotu Słońca zmniejsza się. Płaszcz Układu Słonecznego (ang. heliosheath) – część heliosfery pomiędzy szokiem końcowym a heliopauzą. Jest to obszar, w którym wiatr słoneczny wieje z prędkościami poddźwiękowymi. Otacza cały Układ Słoneczny oprócz hipotetycznego obłoku Oorta.

    Program Voyager – bezzałogowy program badawczy, poświęcony badaniom planet-olbrzymów i zewnętrznej części heliosfery za pomocą dwóch bliźniaczych sond. Pierwszymi celami misji były badania Jowisza (w 1979 roku) i Saturna (w latach 1980 i 1981). Voyager 2 przeleciał także obok Urana (w 1986 roku) i Neptuna (w 1989 roku), czego nie dokonała dotąd (stan na 2013) żadna inna sonda. Sondy Voyager 1 i Voyager 2 wystrzelono w 1977 roku wykorzystując korzystny układ planet. Początkowo miały być kontynuacją programu Mariner (loty 11 i 12, określane też jako program Mariner Jupiter-Saturn), w marcu 1977 roku nazwę zmieniono na program Voyager. Obie sondy pozostają aktywne (wrzesień 2013); Voyager 2 bada obecnie najdalsze obszary heliosfery, natomiast Voyager 1 przekroczył w 2012 roku heliopauzę i przesyła dane z przestrzeni międzygwiezdnej. Protosłońce – początkowy etap ewolucji Słońca zapoczątkowany około 4,6 miliarda lat temu. Obiekt astronomiczny powstały wskutek kurczenia się obłoku materii międzygwiazdowej spowodowanego działaniem sił grawitacji. Pierwotny obłok składał się przede wszystkim z atomów wodoru (około 77% masy) i helu (około 21% masy), ale występowały w nim też niewielkie ilości atomów cięższych pierwiastków (poniżej 2% – głównie w postaci ziaren pyłu), pozostałość po rozproszonej materii gwiazd supernowych.

    Advanced Composition Explorer (ACE) – amerykańska sonda kosmiczna, której misja jest realizowana w ramach programu Explorer. Po starcie 25 sierpnia 1997, sonda została skierowana na orbitę Lissajous wokół punktu L1 układu Ziemia – Słońce, skąd prowadzi pomiary in situ cząstek pochodzących z korony słonecznej, ośrodka międzyplanetarnego, lokalnego ośrodka międzygwiazdowego i materii galaktycznej. Dane z sondy wykorzystywane są do wczesnego ostrzegania przed burzami magnetycznymi. Genesis (grec. Genesis, pol. początek) – bezzałogowa sonda kosmiczna agencji NASA zbudowana w celu zebrania oraz dostarczenia na Ziemię próbek wiatru słonecznego. Należała do programu Discovery. Misja statku kosmicznego Genesis stała się pierwszą próbą przywiezienia materii z przestrzeni pozaziemskiej od czasu programu Łuna. Celem misji było zdobycie próbek materii, z której pierwotnie powstało Słońce oraz Układ Słoneczny. Kapsuła powrotna sondy roztrzaskała się o Ziemię 8 września 2004 podczas nieudanego lądowania (zawiodły spadochrony) na pustyni w Utah, co doprowadziło do klęski całej misji.

    Bąbel Loop I - obszar przestrzeni kosmicznej o małej gęstości materii międzygwiazdowej, wewnątrz Ramienia Oriona Drogi Mlecznej, wypełniony gorącym, zjonizowanym gazem. Patrząc z pozycji Słońca bąbel jest położony w kierunku Centrum Galaktyki i połączony z Bąblem Lokalnym dwoma wyraźnymi tunelami.

    Strumień Arktura – strumień gwiazd utworzony przez gwiazdy pochodzące z nieistniejącej już galaktyki karłowatej wchłoniętej przez Drogę Mleczną. Ponieważ proces ten miał miejsce 5 do 8 miliardów lat temu, gwiazdy należące do wchłoniętej galaktyki zostały rozproszone i wymieszane z gwiazdami naszej Galaktyki. Gwiazdy należące do Strumienia Arktura charakteryzują się dużą prędkością własną oraz małą zawartością metali. Strumień ten został odkryty w 1971 roku, choć astronomowie już wcześniej podejrzewali jego istnienie. Był to pierwszy odkryty strumień. Jego nazwa pochodzi od jego najbardziej znanej gwiazdy – Arktura, która zarazem jest najbliższą gwiazdą od Ziemi pochodzącą z innej galaktyki.

    Transport tlenu i dwutlenku węgla w organizmie – cykl procesów, celem których jest dostarczenie tlenu do każdej komórki i odprowadzenie CO2. Komórki żywe nieustanie potrzebują tlenu, aby mogły zachodzić procesy przemiany materii. W procesach uzyskiwania energii zachodzących w mitochondriach niezbędny jest tlen. Jest on transportowany układem oddechowym. Pioneer 10 – bezzałogowa sonda kosmiczna NASA, wyniesiona z przylądka Canaveral na Florydzie z zespołu startowego nr 36, 3 marca 1972 roku przy użyciu rakiety nośnej Atlas Centaur. Pierwszy próbnik badający Jowisza i pierwszy, który miał przebyć pas planetoid (wszedł w pas planetoid 15 lipca 1972). 3 grudnia 1973 roku przeleciała w odległości 130 354 km od Jowisza. Pioneer 10 przekazał na Ziemię 300 zdjęć planety, odkrył pasy radiacyjne i przekazał szczegóły na temat magnetosfery Jowisza. Sondę wykorzystano także do dokładniejszego wyznaczenia masy Jowisza i jego czterech księżyców galileuszowych. Pioneer 10 był pierwszą sondą, która przeleciała przez pas planetoid, udowadniając, że jest to bezpieczne. Wyniki badań magnetosfery Jowisza spowodowały przeprojektowanie sond Voyager 1 i 2, tak by pasy radiacyjne planety nie uszkodziły aparatury obu sond. Pioneer 10 stał się też pierwszą sondą, która osiągnęła prędkość ucieczki z Układu Słonecznego (tzw. trzecią prędkość kosmiczną).

    Dioksiran – heterocykliczny organiczny związek chemiczny składający się z trójczłonowego pierścienia złożonego z dwóch atomów tlenu i jednego atomu węgla. Stosowany jest w syntezie organicznej jako czynnik utleniający ze względu na dużą zawartość atomów tlenu wchodzących w skład jego cząsteczki. Zmienna prędkość światła (VSL – variable speed of light), to koncepcja, zgodnie z którą prędkość światła w próżni oznaczana jako c, może nie być stała. W większości przypadków w fizyce materii skondensowanej, kiedy światło przechodzi przez ośrodek, jego prędkość fazowa jest mniejsza. Wirtualne fotony w pewnych rozważaniach w ramach kwantowej teorii pola mogą także podróżować z inną prędkością niż c na krótkich dystansach; jednak, nie wynika z tego, że cokolwiek może poruszać się szybciej od światła.

    Wiatr gwiazdowy – strumień cząstek materii z zewnętrznych warstw atmosfery gwiazdy. Intensywny wiatr gwiazdowy może prowadzić do znacznej utraty masy przez gwiazdę w trakcie jej ewolucji. Zjawisko jest wywołane przez ciśnienie promieniowania emitowanego przez gwiazdę (por. jasność Eddingtona) i przez zjawiska magnetyczne zachodzące w jej atmosferze. Heliofizyka – dział astrofizyki, którego głównym obiektem badań jest Słońce. Zainteresowaniem heliofizyki cieszy się również wiatr słoneczny aż do granic heliopauzy, zachodzące w nim zjawiska przejściowe i jego oddziaływania z innymi obiektami Układu Słonecznego, m.in. związki pomiędzy zjawiskami zachodzącymi na Słońcu, a tymi które mają miejsce na Ziemi, jak np. stan jonosfery, burze magnetyczne, zorze polarne itp.

    Dodano: 01.02.2012. 08:04  


    Najnowsze