美国太空总署(NASA)新视野号(NewHorizons)探测器最新研究显示,在太阳系边缘的太阳风减速并非单纯由距离增加造成。研究指出,来自星际空间的中性原子渗入日球层(Heliosphere)。,经由电荷交换被电离后为太阳风增加质量(mass-loading),会在外日球层区域持续使太阳风逐步变慢,导致在接近终止震波前速度已有显著下降。
根据发表于《天体物理期刊》(TheAstrophysicalJournal)的最新研究,由美国西南研究院(SwRI)天体物理学家希瑟‧艾略特(HeatherElliott)领军的团队利用新视野号上的太阳风计数仪(SWAP)资料,分析距离太阳约21到58天文单位(AU)间的太阳风变化,并与较近距离的观测比较。结果显示,太阳风在30到43AU间比地球附近(1AU)慢约5%到10%;而在58AU时,速度则慢约13%到15%。
NASA“新视野号”探测器测量了太阳风从天王星轨道外侧进入外古柏带(红色阴影区域)期间的变化,详细记录太阳风因接触星际物质而逐渐减速的过程(红线)。(Source:SwRI)
研究强调,如果科学模拟中不纳入“星际物质”的影响,推算出的太阳风速会明显高于新视野号的实际量测值。这项对比证实了在外日球层中,太阳风确实持续受到星际物质的拖累。
艾略特解释,这些外来中性原子在进入日球层后,会通过“电荷交换”过程被电离,转变为带电粒子并汇入太阳风中,这种被称为“质量负载”(mass-loading)的过程,导致太阳风在外日球层区域持续且逐步地变慢,甚至在抵达边界的“终止震波”(terminationshock)前,速度就已经出现显著下降。
NASA指出,目前人类历史上仅有“航海家1号”与“航海家2号”曾成功穿越日球层边界,分别于2012年与2018年进入真正的星际空间。当时航海家1号穿越边界时的距离约为122AU;而航海家2号在穿越终止震波时,曾观测到太阳风速出现高达56%的剧烈降幅。
相比之下,目前距离太阳约66AU的新视野号,正稳步向太阳系外围迈进。它所在的位置,正好为科学界提供了研究这片“边界过渡区”极为关键的观测资料。
团队认为,这项突破性结果有助于人类更准确地理解日球层外围边界的形状与性质。更重要的是,它揭示了日球层如何影响的“银河宇宙射线”进入太阳系。这些新发现未来将成为评估太空人、人造卫星与探测器在执行深空任务时,暴露于有害宇宙辐射风险的重要指标,为人类迈向更遥远的太空探索提供强而有力的安全参考依据。