Metingen uitgevoerd door het instrument Solar Wind Around Pluto (SWAP) aan boord van NASA's New Horizons-ruimtevaartuig bieden belangrijke nieuwe inzichten uit enkele van de verste uithoeken van de ruimte die ooit zijn verkend. In een onlangs gepubliceerd artikel in de Astrofysisch tijdschrift , een team onder leiding van het Southwest Research Institute laat zien hoe de zonnewind - de supersonische stroom van geladen deeltjes die door de zon wordt uitgeblazen - zich op steeds grotere afstanden van de zon ontwikkelt.

"Eerder, alleen de Pioneer 10 en 11 en Voyager 1 en 2 missies hebben het buitenste zonnestelsel en de buitenste heliosfeer verkend, maar nu doet New Horizons dat met modernere wetenschappelijke instrumenten, " zei Dr. Heather Elliott, een stafwetenschapper bij SwRI, Plaatsvervangend hoofdonderzoeker van het SWAP-instrument en hoofdauteur van het artikel. "De invloed van onze zon op de ruimteomgeving reikt veel verder dan de buitenste planeten, en SWAP laat ons nieuwe aspecten zien van hoe die omgeving verandert met de afstand."

De zonnewind vult een bubbelachtig gebied van de ruimte dat ons zonnestelsel omvat, heliosfeer genoemd. Van aan boord van New Horizons, SWAP verzamelt gedetailleerde, dagelijkse metingen van de zonnewind en andere belangrijke componenten die "interstellaire opneem-ionen" worden genoemd in de buitenste heliosfeer. Deze interstellaire opname-ionen worden gecreëerd wanneer neutraal materiaal uit de interstellaire ruimte het zonnestelsel binnenkomt en geïoniseerd wordt door licht van de zon of door interacties van ladingsuitwisseling met zonnewindionen.

Naarmate de zonnewind verder van de zon af beweegt, het ontmoet een toenemende hoeveelheid materiaal uit de interstellaire ruimte. Wanneer interstellair materiaal wordt geïoniseerd, de zonnewind pikt het materiaal op en, onderzoekers theoretiseerden, vertraagt ​​en verwarmt als reactie. SWAP heeft dit voorspelde effect nu gedetecteerd en bevestigd.

Het SWAP-team vergeleek de New Horizons-zonnewindsnelheidsmetingen van 21 tot 42 astronomische eenheden met de snelheden van 1 AU van zowel de Advanced Composition Explorer (ACE) als de Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO) ruimtevaartuigen. (Eén AU is gelijk aan de afstand tussen de zon en de aarde.) Tegen 21 AU, het bleek dat SWAP de vertraging van de zonnewind zou kunnen detecteren als reactie op het oppikken van interstellair materiaal. Echter, toen New Horizons voorbij Pluto reisde, tussen 33 en 42 AU, de zonnewind gemeten 6-7% langzamer dan op de 1 AU afstand, het effect bevestigen.

Naast het bevestigen van de vertraging van de zonnewind op grote afstanden, de verandering in de temperatuur en dichtheid van de zonnewind kan ook een manier zijn om in te schatten wanneer New Horizons zich bij het Voyager-ruimtevaartuig zal voegen aan de andere kant van de beëindigingsschok, de grensmarkering waar de zonnewind vertraagt ​​tot minder dan de geluidssnelheid als deze het interstellaire medium nadert. Voyager 1 passeerde de beëindigingsschok in 2004 bij 94 AU, gevolgd door Voyager 2 in 2007 op 84 AU. Gebaseerd op de huidige lagere niveaus van zonneactiviteit en lagere zonnewinddruk, de beëindigingsschok zal naar verwachting dichter bij de zon zijn gekomen sinds de Voyager-overgangen. Extrapolatie van de huidige trends in de New Horizons-metingen geeft ook aan dat de beëindigingsschok nu dichterbij kan zijn dan toen deze werd doorkruist door Voyager. Op zijn vroegst, New Horizons zal halverwege de jaren 2020 de beëindigingsschok bereiken. Naarmate de activiteit van de zonnecyclus toeneemt, de toename van de druk zal waarschijnlijk de heliosfeer uitbreiden. Dit zou de beëindigingsschok naar het 84-94 AU-bereik kunnen duwen dat door het Voyager-ruimtevaartuig is gevonden voordat New Horizons tijd heeft om de beëindigingsschok te bereiken.

De reis van New Horizons door de buitenste heliosfeer contrasteert met die van Voyager doordat de huidige zonnecyclus mild is in vergelijking met de zeer actieve zonnecyclus die Voyager in de buitenste heliosfeer doormaakte. Naast het meten van de zonnewind, De SWAP van New Horizons is extreem gevoelig en meet tegelijkertijd de lage fluxen van interstellaire pickup-ionen met een ongekende tijdsresolutie en uitgebreide ruimtelijke dekking. New Horizons is ook het enige ruimtevaartuig in de zonnewind voorbij Mars (1,5 AU) en, bijgevolg, het enige ruimtevaartuig dat interacties meet tussen de zonnewind en het interstellaire materiaal in de buitenste heliosfeer tijdens de huidige milde zonnecyclus. New Horizons ligt op koers om het eerste ruimtevaartuig te zijn dat zowel de zonnewind als de interstellaire opname-ionen meet bij de beëindigingsschok.

"New Horizons heeft onze kennis van verre planetaire objecten aanzienlijk verbeterd, en het is alleen maar passend dat het nu ook nieuwe kennis onthult over onze eigen zon en zijn heliosfeer, " zei New Horizons hoofdonderzoeker Dr. Alan Stern van de SwRI.

Het artikel "Het vertragen van de zonnewind in de buitenste heliosfeer" door Elliott, DJ McComas, EJ Zirnstein, BM Randol, VADER. Delamere, G. Livadiotis, F. Bagenal, NP Barnes, SA Stern, LA Young, CB Olkin, J. Spencer, HA Wever, K. Ennico, GR Gladstone, en CW Smith, werd 11 november gepubliceerd in The Astrofysisch tijdschrift .