最新数据的详细分析揭示了宇宙射线在星际空间的第一次爆发

旅行者号探测器在数年前就离开了我们的太阳系，但即使在穿越星际空间的时候，它们仍在探测来自230亿公里外的太阳的宇宙射线爆发。对旅行者1号和旅行者2号最新数据的详细分析揭示了宇宙射线电子在星际空间的第一次爆发。

被称为日冕物质抛射的太阳爆发冲击波把能量粒子带到太阳系的边缘，这些能量粒子似乎在加速，甚至超过了太阳强风的边界。“冲击波加速粒子的想法并不新鲜，”爱荷华大学的天体物理学家唐·格内特说。类似的过程已经在我们太阳系的边界观测到，那里的太阳风最强大。但是还没有人在一种全新的原始介质中看到过星际冲击波。

太阳表面不断地发出太阳风，一种以等离子体形式存在的带电粒子流，它会产生一个磁场。很难定义我们太阳系的边界，但是由太阳风和它携带的物质创造的“气泡”被称为日光层。

最终，太阳风经过我们太阳系的每一个行星后，喷射到星际介质中。这在很大程度上定义了我们太阳系的边界。在太阳磁场之外，在寒冷的星际空间，那里的条件有很大的不同，尚不清楚太阳等离子体和宇宙射线在冲击波的作用下能到达多远的距离。

旅行者号探测器终于让我们有机会了解更多。天文学家现在提出了一种新的模型来研究这些冲击波在星际空间中发生了什么。他们说，这一切都始于太阳表面的一次大规模喷发，它向太阳系发射了一个准球形激波。当一波能量与日冕物质抛射产生的等离子体一起进入星际空间时，激波推动能量更高的宇宙射线撞击由激波产生的切向磁场，激波反射并加速宇宙射线进入更高的能量状态，正如旅行者探测到的那样。

等离子体加热低能电子，然后沿着磁场传播。在某些情况下，来自旅行者号的数据表明，等离子体甚至要花上一个月的时间才能赶上高速前进的冲击波。这一上游区域现在被科学家们称为“宇宙射线前震”，研究小组认为它就发生在星际空间磁场线的后面，如下图所示。

“我们已经通过宇宙射线仪器确认，这些电子是被太阳上的高能事件向外传播的星际冲击反射和加速的，”格内特说。”这是一种新的机制。”这是一个令人兴奋的发现，与最近的其他数据非常吻合。自从飞越了日球层，旅行者号探测器发回的测量数据表明，在日球层顶层之外存在比我们想象的更强的磁场，可能足以让激波前端的电子反弹并进一步加速。

理解宇宙辐射和太阳冲击波的物理原理不仅能帮助我们更好地定义我们自己的太阳系的边界，还能帮助我们更好地理解爆炸的恒星和太空辐射的威胁。