Концентрация межпланетной пыли увеличивается с ростом расстояния от Солнца
Категория: Межпланетная средаПо данным счетчика пыли SDC на борту АМС «Новые Горизонты» концентрация пыли растет вплоть до гелиоцентрического расстояния 55 а.е., а возможно и дальше.
Владислава Ананьева
Пространство Солнечной системы заполнено мельчайшими твердыми частицами – межпланетной пылью. Время жизни пылинок невелико: помимо притяжения со стороны Солнца и планет, на частицы пыли действуют силы светового давления, эффект Пойнтинга-Робертсона, а также электромагнитные силы и космические лучи. Во внутренней части Солнечной системы количество пыли пополняется кометами семейства Юпитера и столкновениями астероидов Главного пояса, во внешней части основным источником пыли выступает Пояс Койпера.
Чтобы изучать межпланетную пыль и ее распределение в зависимости от расстояния до Солнца, многие космические аппараты, отправляющиеся к другим планетам, снабжаются счетчиками пыли. Не стала исключением и станция «Новые Горизонты», запущенная для изучения системы Плутона и Пояса Койпера. На ее борту был установлен Venetia Burney Student Dust Counter (SDC), впервые представивший данные о межпланетной пыли на расстоянии более 17 а.е. от Солнца.
3 января 2024 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная результатам измерений SDC, начиная от запуска 19 января 2006 года и до расстояния от Солнца, превышающего 55 а.е. Чтобы избежать систематических погрешностей, связанных с падающей с расстоянием чувствительностью счетчика пыли, авторы рассматривали только частицы радиусом больше 0.63 мкм.
- Концентрация пыли в частицах на кубический километр в зависимости от гелиоцентрического расстояния для четырех возможных радиусов частиц: больше 0.63 мкм, больше 0.68 мкм, больше 0.82 мкм и больше 1.50 мкм. Подсчитывалось количество соударений, приходящихся на каждые 3 а.е. гелиоцентрического расстояния.
- Распределение концентрации пылинок крупнее 0.63 мкм в зависимости от гелиоцентрического расстояния и его сравнение с предсказаниями различных моделей. Желтым цветом показано модельное распределение межзвездной пыли, красным цветом – межпланетной пыли, черным цветом – их сумма. Черными точками с барами ошибок показано распределение пыли, измеренное SDC.
Как оказалось, счетчик пыли SDC не показал ожидаемого уменьшения концентрации пыли на расстояниях свыше 40 а.е. от Солнца. До 55 а.е. (т.е. до дистанции, для которой есть данные) количество пыли устойчиво растет.
Авторы рассмотрели несколько гипотез, объясняющих эту аномалию. Они нашли, что бомбардировка тел Пояса Койпера межзвездными пылинками и увеличение отношения силы давления света к силе гравитационного притяжения, действующих на каждую пылинку, приводят к расширению облака пыли далеко за пределы Пояса Койпера, где находятся тела – источники пыли. Многие пылинки приобретают высокие скорости и навсегда покидают Солнечную систему.
Ожидается, что АМС «Новые Горизонты» проработает до 40-х годов и исследует межпланетную среду вдоль траектории своего движения до расстояний ~100 а.е. от Солнца. Авторы подчеркивают важность работы счетчика пыли на таких расстояниях и надеются на получение новых интересных данных.
Источник: https://arxiv.org/pdf/2401.01230.pdf