作者:Kat J
波士顿大学麦卡平 这就是日光层的样子吗？BU领导的研究表明了这一点
天体物理学家长期以来一直在争论保护我们的太阳系免受致命宇宙射线伤害的磁性“力场”的大小和形状
信用:Merav Opher，et
铝 总部位于波士顿大学的多机构天体物理学家团队，由BU天体物理学家Merav Opher领导，在我们对塑造我们太阳系周围保护性气泡的宇宙力的理解上取得了突破性的发现——这个气泡遮蔽了地球上的生命，被太空研究人员称为日光层
天体物理学家认为，日光层保护我们太阳系内的行星免受超新星发出的强大辐射，超新星是整个宇宙中垂死恒星的最终爆炸
他们认为日光层远远超出了我们的太阳系，但是尽管日光层为地球的生命形式提供了巨大的宇宙辐射缓冲，没有人真正知道日光层的形状——或者说，它的大小
“这与社会有什么关系？马里兰大学与奥弗合作的天体物理学家詹姆斯·德雷克说:“我们周围由太阳产生的气泡可以保护我们免受银河宇宙射线的伤害，它的形状可以影响这些射线如何进入日光层。”
“有很多理论，但当然，银河宇宙射线进入的方式会受到日光层结构的影响——它有皱纹和褶皱之类的东西吗？” 欧菲的团队已经构建了一些最引人注目的日光层计算机模拟，其基础是建立在可观测数据和理论天体物理学基础上的模型
在BU的空间物理中心，艺术与科学学院天文学教授奥弗领导着一个由100万美元资助的NASA DRIVE(多样性、实现、整合、冒险、教育)科学中心
美国宇航局拨款300万英镑
该团队由从其他11所大学和研究机构招募的专家组成，开发了日光层的预测模型，该团队称之为SHIELD(带有氢离子交换和大规模动力学的太阳风)
自2019年BU的NASA DRIVE科学中心首次获得资助以来，欧菲的SHIELD团队一直在寻找几个令人困惑的问题的答案:日光层的整体结构是什么？它的电离粒子是如何演化并影响日光层过程的？日光层如何相互作用并影响星际介质，即存在于恒星之间的物质和辐射？宇宙射线是如何被日光层过滤或传输的？ “SHIELD结合了理论、建模和观察来构建全面的模型，”奥弗说
“所有这些不同的组件共同帮助理解日光层的谜题
" 现在，欧菲和合作者在《天体物理学杂志》上发表的一篇论文揭示，从太阳系外流出的中性氢粒子很可能在我们日光层的形成过程中起着至关重要的作用
在他们最新的研究中，欧菲的团队想要了解为什么日光层喷流——与宇宙中发现的其他类型的宇宙喷流相似的大量能量和物质——变得不稳定
"为什么恒星和黑洞——以及我们自己的太阳——会喷出不稳定的喷流？"欧菲说
“我们看到这些喷流呈不规则的柱状突出，多年来[天体物理学家]一直想知道为什么这些形状呈现不稳定性
" BU天体物理学家Merav Opher领导的新研究可以解释为什么日光层，一个从我们的太阳发出并包围我们太阳系的保护性磁性“力场”，可能是不稳定和不规则形状的
“宇宙并不平静，”奥弗说
“我们的业务部门模式并不试图消除混乱
“功劳:梅拉夫·奥弗等人
铝 类似地，SHIELD模型预测，与太阳同步运行并包围我们太阳系的日光层似乎并不稳定
由其他天体物理学家开发的日光层的其他模型倾向于将日光层描绘成具有彗星般的形状，一股射流——或“尾巴”——在其后流动
相比之下，欧菲的模型表明日光层的形状更像羊角面包，甚至像甜甜圈
原因是什么？所谓的中性氢粒子，是因为它们有等量的正电荷和负电荷，因此完全没有电荷
“它们流过太阳系，”奥弗说
她使用像食谱这样的计算模型来测试“中性粒子”对日光层形状的影响，她“从蛋糕中取出一种成分——中性粒子——并注意到来自太阳的、塑造日光层的射流变得超级稳定
当我把它们放回去时，物体开始弯曲，中心轴开始摆动，这意味着日光层喷流内部的某些东西变得非常不稳定
" 理论上，这样的不稳定性会引起太阳风的扰动和太阳发出的喷流，导致日光层分裂成羊角状
尽管天体物理学家还没有开发出观察日光层实际形状的方法，但欧菲的模型表明，中性粒子撞击太阳系的存在将使日光层不可能像流星一样均匀流动
有一点是肯定的——中性粒子肯定正在太空中飞奔
这项新研究的合著者德雷克说，欧菲的模型“首次明确解释了为什么日光层的形状会在北部和南部地区分裂，这可能会影响我们对银河宇宙射线如何进入地球和近地环境的理解。”
“这可能会影响辐射对地球上的生命构成的威胁，也会影响到太空中的宇航员或试图前往火星或其他行星的未来先驱
“宇宙并不平静，”奥弗说
“我们的BU模型并没有试图切断混乱，这让我能够精确定位(日光层不稳定的)原因……
中性氢粒子
" 具体来说，中性粒子与日光层的碰撞引发了一种物理学家熟知的现象，称为瑞利-泰勒不稳定性，当两种不同密度的物质碰撞时，较轻的物质会推着较重的物质
当石油悬浮在水面上，当较重的流体或物质悬浮在较轻的流体上时，就会发生这种情况
重力起了作用，并产生了一些非常不规则的形状
在宇宙喷流的情况下，中性氢粒子和带电离子之间的阻力产生了类似于重力的效应
例如，在著名的马头星云中看到的“手指”是由瑞利-泰勒不稳定性引起的
“这个发现是一个真正的重大突破，它真的让我们朝着发现为什么我们的模型有独特的羊角形日光层，为什么其他模型没有的方向前进，”奥弗说
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