新視野號證實太陽風離太陽越遠速度會變得越慢

美國太空總署新視野號（New Horizons）太空船上搭載圍繞冥王星的太陽風儀器，所進行測量提供了一些重要的新發現。由西南研究所領導的一個研究小組展示了太陽風（太陽吹出的超音速帶電粒子流）是如何在離太陽越來越遠的地方演化。以前，只有先鋒10號（Pioneer 10）和先鋒11號以及航行者1號（Voyager 1）和航行者2號（任務探索過外太陽系和外日光層。

太陽風儀器的副首席研究員，西南研究所的助理科學家希瑟·埃利奧特（Heather Elliott）博士表示，現在新視野號正在用更現代的科學儀器進行探索，太陽對太空環境的影響遠遠超出了外行星，太陽風儀器正在向我們揭開環境如何隨距離變化。

太陽風充滿了圍繞太陽系的泡沫狀空間區域，稱為日光層。太陽風儀器從外太陽系新視野號收集太陽風的詳細每日測量數據，以及外層日光層中其他稱為星際拾取離子的關鍵成分。這些星際拾取離子是在來自星際空間的中性​​物質，進入太陽系被來自太陽的光，或通過與太陽風離子的電荷交換相互作用而電離時產生。

隨著太陽風遠離太陽，太陽風遇到了越來越多來自星際空間的物質。當星際物質被電離時，太陽風將物質吸走，研究人員理論上會相應地減慢和加熱。太陽風儀器現在已經檢測到並確認了這種預期效果。太陽風儀器團隊將來自二十一至四十二個天文單位的新視野號太陽風速測量結果，與來自日地關係天文台（STEREO）在一個天文單位處的速度進行了比較。

到了二十一個天文單位，太陽風儀器似乎可以探測到太陽風的減速，以響應星際物質的拾取。然而，當新視野號太空船在三十三到四十二個天文單位之間越過冥王星時，太陽風測量速度比一個天文單位的距離慢了6至7%，證實了這一效應。除了確認太陽風在很遠的距離上變慢外，太陽風溫度和密度的變化還可以提供一種手段，來估計新視野號何時會加入終端激波另一側的航行者號太空船，這是一個邊界標記，在那裡太陽風在接近星際介質時變慢到低於音速。航行者1號在2004年以九十四個天文單位穿越了終止衝擊，緊隨其後的是2007年在八十四個天文單位的航行者2號。

基於目前較低的太陽活動水平和較低的太陽風壓力，預計自航行者號穿越以來，終端激波已經移動到離太陽更近的地方。外推新視野號測量的當前趨勢也表明，終端衝擊現在可能比旅行者號相交時更近。新視野號最早，將在2020年代中期達到終結衝擊。隨著太陽活動週期的增加，壓力的增加可能會擴大日光層。這可能會在新視野號有時間到達終端衝擊之前，將終端衝擊推到航行者號太空船發現的八十四至九十四個天文單位範圍內。 新視野號的外層日光層之旅與航行者號形成對比，因為與旅行者號在外層日光層經歷非常活躍的太陽週期相比，目前的太陽週期相對溫和。

【圖：西南研究所；文：節錄自博科園網頁；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報》