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在宇宙孤單飛行40多年的「旅行者」太空船,在離開太陽系後發現了什麼?

2020-10-19 17:26

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太陽及其行星形成的太陽圈與星際空間的星際物質相碰撞時會產生弓形激波。(BBC中文網)

太陽及其行星形成的太陽圈與星際空間的星際物質相碰撞時會產生弓形激波。(BBC中文網)

太陽系之外的星際空間對於地球上的人類一直是神秘的黑暗真空,其秘密現在終於被首批離開太陽系的人造物體——兩艘無畏的宇宙飛船所揭開。

太陽系的邊緣,遠離太陽的保護,似乎是一個寒冷、空曠、黑暗的地方。很長一段時間,人類一直以為,太陽系及離我們最近的恆星之間的這片廣闊空間是一個可怕的虛空。

直到最近,太陽系的邊緣還是人類只能從遠處窺視的神秘太空。天文學家對此往往也是匆匆掠過,寧願將望遠鏡對準鄰近的恆星、星系和星雲等發光的物質上。

但過去幾年間,20世紀70年代建造並發射的兩艘太空船已飛到了我們稱之為星際空間的這個陌生區域,傳回的影像讓我們首次瞥見這個神秘空間的真面目。作為首批離開太陽系的人類建造物體,兩艘太空船正在探索遠離地球數十億英里的未知領域。在此之前還沒有任何宇宙飛船飛到如此遙遠的太空。

兩艘太空船還揭示出,在我們太陽系的邊界之外,存在著一個雖然肉眼看不見,但物質卻相當活躍、混沌而激蕩的區域。

研究太陽系外圍區域的新西蘭基督城坎特伯雷大學的天文學家米歇爾・班尼斯特(Michele Bannister)說,「觀察電磁波譜的不同部分,你會發現,那部分空間與我們肉眼看到的黑暗大不相同。在這裏,電磁現象相互作用,相互推動,相互糾纏激蕩,非常活躍。你可以想象一下尼加拉瀑布急衝而下形成的湍急河水。」

 
超新星爆炸所產生的宇宙射線四面八方噴射到星際空間。

超新星爆炸所產生的宇宙射線四面八方噴射到星際空間。

但與尼加拉大瀑布下奔湧翻滾的水不同,太陽系外圈的湍流是太陽風的結果。所謂太陽風,是太陽持續噴射到太陽外圍的超高速帶電粒子流,或稱等離子流,在到達太陽系邊緣時會減速崩潰,混合到在星系間流動的氣體、塵埃和宇宙射線,即所謂「星際介質」之中。

在過去的一百年,主要依靠射電望遠鏡和X射線望遠鏡的觀察,科學家們已經勾畫了一幅關於星際介質的組成圖片,揭示了星際介質是由極度分散的電離氫原子、宇宙塵和宇宙射線,以及密度很大的星際分子雲所組成。分子雲是新的恆星誕生之所。我們的太陽系就是45億年前一個巨大的分子雲坍塌形成。

但在我們太陽系之外的星際介質的確切性質在很大程度上一直是個謎,主要是因為整個太陽系,即太陽及其八大行星,和一個稱為柯伊伯帶的極其遙遠的微型天體密集圓盤狀區域,都被包裹在一個巨大的由太陽風形成的保護泡中,這個如同氣球一樣的泡泡被稱為太陽圈(heliosphere,也翻譯為日球層)。當太陽帶著其行星在銀河系快速運動時,這個太陽風形成的大氣泡就像一塊無形的盾牌一樣抵擋著星際介質,把大多數有害的宇宙射線和其他物質擋在了太陽系外面,保護了地球的生命。

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