NASA's dubbele STEREO-ruimtevaartuig bestudeert de zon sinds hun lancering in 2006. Maar de missie deed een verrassende en onverwachte ontdekking door deeltjes vanaf de rand van het zonnestelsel te detecteren, en voor het eerst hebben wetenschappers nu de regio in kaart kunnen brengen waar de hete zonnewind het koude interstellaire medium ontmoet. Dit werd echter niet gedaan met beeldvorming van optische instrumenten in zichtbaar licht, maar door de regio in kaart te brengen door middel van neutrale of ongeladen atomen. Deze doorbraak is een 'nieuw soort astronomie die neutrale atomen gebruikt', zei Robert Lin van de University of California Berkeley, en leidde de suprathermale elektronensensor aan boord van STEREO. "Je kunt geen globaal beeld krijgen van dit gebied, een van de laatste onontdekte gebieden van de heliosfeer, en ook niet anders omdat het te zwak is om door normale optische telescopen te worden gezien." De bevindingen helpen ook om een discrepantie op te lossen in de hoeveelheid energie in de regio die door het Voyager 2-ruimtevaartuig werd gevonden toen het vorig jaar door de rand van het zonnestelsel ging.
De heliosfeer strekt zich uit van de zon tot meer dan tweemaal de afstand van Pluto. Voorbij de rand, de heliopauze genoemd, ligt de relatieve rust van de interstellaire ruimte, op ongeveer 100 astronomische eenheden (AU) - 100 keer de afstand tussen de aarde en de zon. De beëindigingsschok is het gebied van de heliosfeer waar de supersonische zonnewind vertraagt tot subsonische snelheid terwijl deze opgaat in het interstellaire medium. De heliosheath is het gebied van het karnen van plasma tussen het schokfront en het interstellaire medium.
Het dubbele STEREO-ruimtevaartuig, in de baan van de aarde om de zon, maakt stereobeelden van het oppervlak van de zon en meet magnetische velden en ionenfluxen die worden geassocieerd met zonne-explosies.
Tussen juni en oktober 2007 ontdekte de suprathermale elektronensensor in de IMPACT-reeks (In-situ Measurements of Particles and CME Transients) instrumenten aan boord van elk STEREO-ruimtevaartuig echter neutrale atomen afkomstig van zowel het schokfront als de heliosheath daarbuiten.
"De suprathermale elektronsensoren zijn ontworpen om geladen elektronen te detecteren, die in intensiteit fluctueren afhankelijk van het magnetische veld", zegt hoofdauteur Linghua Wang, een afgestudeerde student aan de afdeling natuurkunde van UC Berkeley. "We waren verrast dat deze deeltjesintensiteiten niet afhankelijk waren van het magnetische veld, wat betekende dat het neutrale atomen moesten zijn."
Natuurkundigen van UC Berkeley concludeerden dat deze energetische neutrale atomen oorspronkelijk verhitte ionen waren die hun lading verloren aan koude atomen in het interstellaire medium en, niet langer gehinderd door magnetische velden, terugvloeiden naar de zon en in de suprathermale elektronensensoren op STEREO .
'Dit is de eerste afbeelding van energetische neutrale deeltjes van buiten de heliosfeer', zei Lin. 'Deze neutrale atomen vertellen ons over de hete ionen in de heliosheath. De ionen die in de terminatieschok worden verwarmd, wisselen lading uit met de koude, neutrale atomen in het interstellaire medium om neutraal te worden en vervolgens weer naar binnen te stromen. '
Volgens Lin zijn de neutrale atomen waarschijnlijk waterstof, aangezien de meeste deeltjes in het lokale interstellaire medium waterstof zijn.
De bevindingen van STEREO, gerapporteerd in het nummer van 3 juli van het tijdschrift Nature, maken een verschil duidelijk in de hoeveelheid energie die in de ruimte wordt gedumpt door de vertragende zonnewind die vorig jaar werd ontdekt toen Voyager 2 de eindschok van het zonnestelsel passeerde en de omringende heliosheath.
De nieuw ontdekte populatie van ionen in de helioschede bevat ongeveer 70 procent van de energie die wordt afgevoerd in de beëindigingsschok, precies het bedrag dat niet wordt verklaard door de instrumenten van Voyager 2, concludeerden de natuurkundigen van UC Berkeley. De resultaten van de Voyager 2 worden gerapporteerd in hetzelfde nummer van Nature.
Een nieuwe NASA-missie, de Interstellar Boundary Explorer (IBEX), is gepland om later dit jaar te lanceren om de energiezuinige ionen in de heliosheath grondiger in kaart te brengen door middel van energetische neutrale atomen om de structuur van de terminatieschok en hoe waterstof te ontdekken daar worden ionen versneld.
Oorspronkelijke nieuwsbron: EurekAlert
