Ahli astrofisika mencapai tonggak sejarah lain dalam pencarian mereka untuk memahami heliosfer — ScienceDaily
Top Technology

Ahli astrofisika mencapai tonggak sejarah lain dalam pencarian mereka untuk memahami heliosfer — ScienceDaily

Sebuah tim astrofisikawan multi-institusi yang berkantor pusat di Universitas Boston, dipimpin oleh ahli astrofisika BU Merav Opher, telah membuat penemuan terobosan dalam pemahaman kita tentang kekuatan kosmik yang membentuk gelembung pelindung yang mengelilingi tata surya kita — gelembung yang melindungi kehidupan di Bumi dan dikenal oleh para peneliti luar angkasa sebagai heliosphere.

Ahli astrofisika percaya bahwa heliosfer melindungi planet-planet di dalam tata surya kita dari radiasi kuat yang berasal dari supernova, ledakan terakhir dari bintang-bintang sekarat di seluruh alam semesta. Mereka percaya bahwa heliosfer jauh melampaui tata surya kita, tetapi terlepas dari penyangga besar-besaran terhadap radiasi kosmik yang disediakan heliosfer bagi bentuk kehidupan Bumi, tidak ada yang benar-benar tahu bentuk heliosfer — atau, dalam hal ini, ukurannya.

“Bagaimana ini relevan bagi masyarakat? Gelembung yang mengelilingi kita, yang dihasilkan oleh matahari, menawarkan perlindungan dari sinar kosmik galaksi, dan bentuknya dapat mempengaruhi bagaimana sinar itu masuk ke heliosfer,” kata James Drake, astrofisikawan di Universitas. Maryland yang bekerja sama dengan Opher. “Ada banyak teori tetapi, tentu saja, cara sinar kosmik galaksi masuk dapat dipengaruhi oleh struktur heliosfer — apakah ia memiliki kerutan dan lipatan dan semacamnya?”

Tim Opher telah membangun beberapa simulasi komputer heliosfer yang paling menarik, berdasarkan model yang dibangun di atas data yang dapat diamati dan astrofisika teoretis. Di BU, di Pusat Fisika Luar Angkasa, Opher, seorang profesor astronomi di Sekolah Tinggi Seni & Sains, memimpin Pusat Sains NASA DRIVE (Keanekaragaman, Sadari, Integrasikan, Usahakan, Didik) yang didukung oleh $1,3 juta dalam pendanaan NASA. Tim itu, yang terdiri dari para ahli Opher yang direkrut dari 11 universitas dan lembaga penelitian lain, mengembangkan model prediktif heliosfer dalam upaya yang disebut tim SHIELD (Angin Matahari dengan Pertukaran Ion Hidrogen dan Dinamika Skala Besar).

Sejak BU’S NASA DRIVE Science Center pertama kali menerima dana pada tahun 2019, tim SHIELD Opher telah mencari jawaban atas beberapa pertanyaan membingungkan: Apa struktur keseluruhan heliosfer? Bagaimana partikel terionisasi berevolusi dan mempengaruhi proses heliosfer? Bagaimana heliosfer berinteraksi dan mempengaruhi medium antarbintang, materi dan radiasi yang ada di antara bintang-bintang? Dan bagaimana sinar kosmik disaring oleh, atau diangkut melalui, heliosfer?

“SHIELD menggabungkan teori, pemodelan, dan pengamatan untuk membangun model yang komprehensif,” kata Opher. “Semua komponen yang berbeda ini bekerja sama untuk membantu memahami teka-teki heliosfer.”

Dan sekarang makalah yang diterbitkan oleh Opher dan kolaborator di Jurnal Astrofisika mengungkapkan bahwa partikel hidrogen netral yang mengalir dari luar tata surya kita kemungkinan besar memainkan peran penting dalam cara heliosfer kita terbentuk.

Dalam studi terbaru mereka, tim Opher ingin memahami mengapa pancaran heliosfer — kolom energi dan materi yang bermekaran yang mirip dengan jenis pancaran kosmik lain yang ditemukan di seluruh alam semesta — menjadi tidak stabil. “Mengapa bintang dan lubang hitam — dan matahari kita sendiri — mengeluarkan pancaran yang tidak stabil?” kata Opher. “Kami melihat pancaran ini memproyeksikan sebagai kolom tidak beraturan, dan [astrophysicists] telah bertanya-tanya selama bertahun-tahun mengapa bentuk-bentuk ini menghadirkan ketidakstabilan.”

Demikian pula, model SHIELD memprediksi bahwa heliosfer, yang berjalan beriringan dengan matahari kita dan meliputi tata surya kita, tampaknya tidak stabil. Model heliosfer lain yang dikembangkan oleh astrofisikawan lain cenderung menggambarkan heliosfer memiliki bentuk seperti komet, dengan jet — atau “ekor” — mengalir di belakangnya. Sebaliknya, model Opher menunjukkan heliosphere lebih berbentuk seperti croissant atau bahkan donat.

Alasan untuk itu? Partikel hidrogen netral, disebut demikian karena mereka memiliki jumlah muatan positif dan negatif yang sama yang tidak memiliki muatan sama sekali.

“Mereka datang mengalir melalui tata surya,” kata Opher. Menggunakan model komputasi seperti resep untuk menguji efek ‘netral’ pada bentuk heliosfer, dia “mengambil satu bahan dari kue — netral — dan memperhatikan bahwa pancaran sinar matahari, membentuk heliosfer , menjadi sangat stabil. Ketika saya memasukkannya kembali, benda-benda mulai menekuk, sumbu tengah mulai bergoyang, dan itu berarti sesuatu di dalam pancaran heliosfer menjadi sangat tidak stabil.”

Ketidakstabilan seperti itu secara teoritis akan menyebabkan gangguan pada angin matahari dan pancaran sinar matahari kita, menyebabkan heliosfer membelah bentuknya — menjadi bentuk seperti croissant. Meskipun astrofisikawan belum mengembangkan cara untuk mengamati bentuk heliosfer yang sebenarnya, model Opher menunjukkan kehadiran netral yang menabrak tata surya kita akan membuat heliosfer tidak mungkin mengalir secara seragam seperti komet yang menembak. Dan satu hal yang pasti — warna netral pasti meluncur ke luar angkasa.

Drake, rekan penulis studi baru, mengatakan model Opher “menawarkan penjelasan pertama yang jelas mengapa bentuk heliosfer pecah di wilayah utara dan selatan, yang dapat memengaruhi pemahaman kita tentang bagaimana sinar kosmik galaksi datang ke Bumi dan sekitarnya. -Lingkungan bumi.” Itu dapat mempengaruhi ancaman radiasi terhadap kehidupan di Bumi dan juga bagi astronot di luar angkasa atau perintis masa depan yang mencoba melakukan perjalanan ke Mars atau planet lain.

“Alam semesta tidak tenang,” kata Opher. “Model BU kami tidak mencoba untuk menghentikan kekacauan, yang memungkinkan saya untuk menentukan penyebabnya [of the heliosphere’s instability]…. Partikel hidrogen netral.”

Secara khusus, kehadiran netral yang bertabrakan dengan heliosfer memicu fenomena yang dikenal oleh fisikawan, yang disebut ketidakstabilan Rayleigh-Taylor, yang terjadi ketika dua material dengan kepadatan berbeda bertabrakan, dengan material yang lebih ringan mendorong material yang lebih berat. Inilah yang terjadi ketika minyak tersuspensi di atas air, dan ketika cairan atau bahan yang lebih berat digantung di atas cairan yang lebih ringan. Gravitasi memainkan peran dan memunculkan beberapa bentuk yang sangat tidak beraturan. Dalam kasus pancaran kosmik, gaya hambat antara partikel hidrogen netral dan ion bermuatan menciptakan efek yang sama seperti gravitasi. “Jari” yang terlihat di Nebula Horsehead yang terkenal, misalnya, disebabkan oleh ketidakstabilan Rayleigh-Taylor.

“Temuan ini benar-benar terobosan besar, ini benar-benar mengarahkan kami ke arah penemuan mengapa model kami mendapatkan heliosfer berbentuk croissant yang berbeda dan mengapa model lain tidak,” kata Opher.

Posted By : togel hari ini hongkong yang keluar