19 марта профессор Владислав Измоденов и его аспирант Сергей Корольков прочитали познавательную лекцию «Границы гелиосферы: теория и эксперимент» в рамках цикла лекций «Механика простыми словами», организованного Институтом Механики МГУ. Как ожидалось, 2025 год может стать последним годом работы космических аппаратов «Вояджер», поскольку в этом году заканчивается расчетное время функционирования их радиоизотопных термоэлектрических батарей. Это обстоятельство привлекает к миссии особое внимание. Профессор Владислав Измоденов и Сергей Корольков в лекции подводят некоторые итоги многолетней миссии по изучению границы гелиосферы и рассказывают о возможном будущем исследований и новой информации, продолжающей поступать от самых удаленных от Земли космических аппаратов.

Природа солнечного ветра – потока заряженных частиц, исходящего от Солнца, и его взаимодействие с межзвездной средой математически была смоделирована американским астрономом Юджином Паркером (Eugene Newman Parker) в 1958 году, а через несколько лет существование солнечного ветра подтвердили измерения, сделанные советскими аппаратами «Луна». В 1970 году Владимир Баранов, Константин Краснобаев и Андрей Куликовский предложили первую теоретическую модель взаимодействия солнечного ветра и межзвездной среды. Благодаря тому факту, что Солнце движется в ионизированном межзвездном облаке со скоростью 26 километров в секунду, на него набегает поток вещества этой среды и, этот процесс можно описать уравнениями газовой динамики. Поскольку потоки солнечного ветра и межзвездной среды взаимодействуют, то между ними возникнет граница – граница гелиосферы (гелиопауза или тангенциальный разрыв), а перед этой границей возникает гелиосферная ударная волна. В 2004 году «Вояджер-2» пересек гелиосферную ударную волну, а уже в 2012 и 2018 «Вояджер-1» и «Вояджер-2» пересекли гелиопаузу и вышли в межзвездную среду. Измерения аппаратов подтвердили высокую точность теоретической модели, в частности, подтвердили определенное теоретически расстояние от Солнца до ударной волны в 95 астрономических единиц. Но в совокупности данные, полученные от «Вояджеров», потребовали создания гораздо более сложной новой математической модели границы гелиосферы.

Миссия «Вояджеров» позволила экспериментально уточнить свойства межзвездной среды. Помимо плазменной компоненты электронов и протонов, изучены атомы водорода, которые могут проникать близко к Земле и взаимодействовать с плазмой, передавая ей импульс. Это оказывает большой эффект на формирование границы гелиосферы. Измерения, проведенные аппаратами «Вояджер», содержали большое количество сюрпризов, касающихся поведения галактических космических лучей и энергичных частиц гелиосферы в районе границы. Впервые зафиксированы процессы, которые никак не были учтены в существующих на сегодняшний день теоретических моделях, и вызвали дискуссии в научном сообществе, результаты которых еще не опубликованы. В частности, граница гелиопаузы может быть «отодвинута» значительно дальше. Кроме того, в научном сообществе возникли новые гипотезы, касающиеся пространственной формы гелиосферы. Подробностям этого вопроса посвящена вторая часть лекции. Изучение гелиосферы помогло понять процессы формирования астросфер других звезд. Благодаря бурному развитию технологий телескопов уже обнаружено большое количество астросфер различных типов. По уточненному состоянию на сегодняшний день, можно надеяться, что изотопных источников хватит для питания «Вояджеров» до 2030 года, но исследования, в любом случае, будут продолжены и другими аппаратами.

Цикл лекций «Механика простыми словами» продолжает знакомить широкую аудиторию с передовыми научными исследованиями. Институт механики МГУ благодарит всех, кто посетил лекцию, и приглашает на следующие мероприятия!