Установлено, как межзвездная пыль проникает в Солнечную систему
Результаты моделирования, которые провели сотрудники ИКИ РАН, показали, что свойства плазмы на границах гелиосферы помогают мелким частицам межзвездной пыли проникать ближе к Солнцу. Благодаря таким моделям появляется возможность, измеряя параметры пыли внутри Солнечной системы, изучать свойства межзвездного вещества за ее пределами.
Гелиосфера — это область пространства, заполненная исходящим из Солнца потоком заряженных частиц, солнечным ветром. На границах гелиосферы солнечный ветер непосредственно взаимодействует с межзвездной средой и здесь возникают ударные слои, которые представляют определенный барьер для проникновения межзвездного вещества внутрь гелиосферы.
Тем не менее из окружающего пространства в пределы Солнечной системы попадают не только кометы и астероиды, но и более мелкие частицы межзвездной пыли. В частности, межзвездную пыль в Солнечной системе регистрировал космический аппарат «Улисс». Интерес к межзвездной пыли связан с тем, что она очень важна для многих физических процессов, имеющих непосредственное отношение к происхождению планет и, возможно, зарождению жизни.
За 16 лет работы «Улисс» зарегистрировал 6719 пылевых частиц, из которых около 600 принадлежали межзвездной среде. На основе этих данных ученые предпринимали попытки понять, как распределена межзвездная пыль в Солнечной системе, построив соответствующие модели ее прохождения через гелиосферный ударный слой, но полностью воспроизвести данные «Улисса» не получалось, поскольку в моделях не учитывалась динамика этого слоя. Она зависит, в частности, от 22-летнего солнечного цикла и 25-дневного цикла обращения Солнца вокруг своей оси.
В новой кинетической модели, построенной в лаборатории межпланетной среды отдела физики планет ИКИ РАН, впервые одновременно учитываются и эффекты гелиосферного ударного слоя (гравитационное притяжение к Солнцу, радиационное давление солнечных фотонов и электромагнитные силы) и изменчивость гелиосферного магнитного поля, то есть магнитных полей внутри Солнечной системы.
Результаты моделирования показали, что гелиосферный ударный слой способствует проникновению мелких пылинок с радиусом 150-250 нанометров на малые расстояния от Солнца — от 1 до 5 астрономических единиц. Ранее же считалось, что он, напротив, препятствует проникновению мелкой пыли, являясь своеобразным «фильтром». В то же время новая модель подтвердила существующее представление о том, что крупные пылинки с радиусами более 500 нм проходят через границы гелиосферы практически беспрепятственно.
Исследование вошло в цикл статей, ставший победителем конкурса научных работ ИКИ РАН за 2023/2024 г.