Miniony weekend spędziłam z plecakiem w Rocky Mountain National Park, gdzie chociaż ośnieżone szczyty i niebezpiecznie blisko dzikie zwierzęta zataczały się, nocne niebo tryumfowało. Bez ognia gwiazdy, kilka planet i zaskakująco jasna Droga Mleczna stanowiły jedyne światło, które prowadziło naszą drogę.
Ale nocne niebo widziane przez ludzkie oko jest stosunkowo ciemne. Niewielkie widzialne światło rozciągające się w kosmosie od gwiazd, mgławic i galaktyk faktycznie dociera do Ziemi. Całe nocne niebo widziane przez detektor rentgenowski świeci jednak słabo.
Początki miękkiego promieniowania rentgenowskiego przenikającego niebo były bardzo dyskutowane przez ostatnie 50 lat. Ale nowe odkrycia pokazują, że pochodzi zarówno z Układu Słonecznego, jak i spoza niego.
Dekady mapowania nieba za pomocą promieni rentgenowskich z energiami około 250 woltów elektronów - około 100 razy więcej niż energia światła widzialnego - ujawniły miękką emisję na niebie. A astronomowie od dawna poszukiwali jego źródła.
Początkowo astronomowie zaproponowali „lokalny gorący bąbel” gazu - prawdopodobnie wykuty w pobliżu wybuchu supernowej w ciągu ostatnich 20 milionów lat - aby wyjaśnić tło promieniowania rentgenowskiego. Ulepszone pomiary sprawiły, że coraz bardziej jasne jest, że Słońce przebywa w regionie, w którym gaz międzygwiezdny jest niezwykle rzadki.
Jednak wyjaśnienie lokalnego bąbla zostało zakwestionowane, gdy astronomowie zdali sobie sprawę, że komety są nieoczekiwanym źródłem miękkich promieni rentgenowskich. W rzeczywistości proces ten, znany jako słoneczna wymiana ładunku wiatru, może zachodzić wszędzie tam, gdzie atomy oddziałują z jonami wiatru słonecznego.
Po tym odkryciu astronomowie odwrócili oczy w Układzie Słonecznym i zaczęli się zastanawiać, czy tło rentgenowskie może być wytwarzane przez zjonizowane cząstki w wietrze słonecznym zderzające się z rozproszonym gazem międzyplanetarnym.
Aby rozwiązać tę niezwykłą zagadkę, zespół astronomów pod przewodnictwem Massimilliano Galeazzi z University of Miami opracował urządzenie rentgenowskie do wykonywania niezbędnych pomiarów.
Galeazzi i koledzy przebudowali, przetestowali, skalibrowali i dostosowali detektory rentgenowskie pierwotnie zaprojektowane przez University of Wisconsin i latające na rakiety rakietowe w latach 70. Misja została nazwana DXL, z uwagi na emisję rozproszonego promieniowania X z lokalnej galaktyki.
12 grudnia 2012 r. DXL wystrzelił z White Sands Missile Range w Nowym Meksyku na rakietę NASA Black Brant IX. Osiągnął szczytową wysokość 160 mil i spędził w sumie pięć minut nad ziemską atmosferą.
Zebrane dane pokazują, że emisja jest zdominowana przez lokalny gorący bąbel, z czego najwyżej 40 procent pochodzi z Układu Słonecznego.
„To znaczące odkrycie” - powiedział w komunikacie prasowym główny autor Massimiliano Galeazzi z University of Miami. „W szczególności istnienie lub nieistnienie lokalnej bańki wpływa na nasze rozumienie galaktyki w pobliżu Słońca i może być wykorzystane jako podstawa dla przyszłych modeli struktury Galaktyki”.
Teraz jest jasne, że Układ Słoneczny przechodzi obecnie przez małą chmurę zimnego gazu międzygwiezdnego, gdy porusza się Drogą Mleczną.
Obojętne atomy wodoru i helu w chmurze przepływają przez Układ Słoneczny z prędkością około 56 000 mil na godzinę (90 000 km / h). Atomy wodoru szybko jonizują się, ale atomy helu poruszają się po ścieżce w dużej mierze rządzonej przez grawitację Słońca. Tworzy to stożek skupiający hel - bryza skupiona w dół rzeki od Słońca - o znacznie większej gęstości neutralnych atomów. Łatwo zderzają się one z jonowymi wiatrami słonecznymi i emitują miękkie promieniowanie rentgenowskie.
Potwierdzenie lokalnego gorącego bąbla jest znaczącym postępem w naszym zrozumieniu ośrodka międzygwiezdnego, który jest kluczowy dla zrozumienia tworzenia się gwiazd i ewolucji galaktyki.
„Zespół DXL jest niezwykłym przykładem interdyscyplinarnej nauki, skupiającej astrofizyków, planetologów i heliofizyków” - powiedział współautor F. Scott Porter z NASA Goddard Space Flight Center. „To niezwykłe, ale bardzo satysfakcjonujące, gdy naukowcy o tak różnych zainteresowaniach spotykają się, aby osiągnąć tak przełomowe wyniki”.
Artykuł został opublikowany w Nature.
