太阳系存在于一个气泡中。
来自太阳的风和辐射向外流动，进入星际空间——这就形成了一个受太阳影响的边界，在这个边界内，太阳系中的物体不会受到强大的宇宙辐射的影响。
它被称为日球层，了解它是如何工作的是理解太阳系的重要组成部分，也许甚至是我们以及地球上所有的生命如何能够存在的原因。
“由太阳产生的气泡，提供了免受星系宇宙射线的保护，它的形状会影响这些射线如何进入日球层。”马里兰大学的天体物理学家詹姆斯·德雷克说。
“有很多相关的理论，当然，宇宙射线进入的方式会受到日球层结构的影响——它是否有弯曲或褶皱之类的东西？"
由于我们在日球层内部，它的边界实际上是不可见的，要弄清楚它的形状并不容易。但这并非不可能。旅行者号（Voyager）的两个探测器和新视野号（New Horizons）是曾前往太阳系偏远地区的航天器；事实上，旅行者号探测器甚至已经穿过了日球层的边界，目前正在星际空间中穿行。
根据这些探测器的数据，科学家们去年确定，日球层的形状可能有点像一个奇怪的宇宙羊角面包。现在，他们已经弄清楚了其中的原理：从星际空间流入太阳系的中性氢粒子可能在塑造日球层的形状方面发挥了关键作用。
研究小组着手调查日球层喷流。这是由太阳磁场和星际磁场相互作用形成的，从太阳两极发出的两股物质流。不过，它们不是直接射出，而是在星际流的推动下弯曲——就像羊角面包的点。
这与在太空中观察到的其他天体物理喷流相似，而且和其他喷流一样，太阳的喷流也不稳定。由太阳塑造的日球层似乎也不稳定。
领导这项研究的波士顿大学天体物理学家Merav Opher解释说:“我们看到这些喷流以不规则的柱状喷射，天体物理学家们多年来一直想知道这些形状存在不稳定性的原因。”
研究小组使用了电脑建模，重点研究中性氢原子——即不带电荷的氢原子。我们知道这些气流在宇宙中穿梭，但不知道它们会对日球层产生什么影响。当研究人员从他们的模型中取出中性原子时，太阳喷流突然变得稳定了。然后他们再把它们放回去。
“当我把它们放回去时，喷流开始弯曲，中心轴开始摆动，这意味着日球层喷流内部的某些东西变得非常不稳定。”Opher说。
根据研究小组的分析，这是因为中性氢与日鞘（日球层的外部区域）中的电离物质发生了相互作用。这就产生了瑞利-泰勒不稳定性，也就是当较轻的流体推入较重的流体时，发生在两种密度不同的流体之间的界面上的不稳定性。这在日球层的尾部产生了大规模的湍流。
这是对日球层形状的一个清晰而优雅的解释，可能会对我们理解银河宇宙射线进入太阳系的方式产生影响。反过来，这可以帮助我们更好地了解太阳系的辐射环境，地球的保护磁场和大气层之外。
“宇宙并不平静的。我们的模型并不试图切断混乱，这让我能够准确地找到日球层不稳定的原因——中性氢粒子。”Opher说。
“这一发现是一个真正的重大突破，它为我们设定了一个方向，即发现为什么我们的模型能形成独特的羊角形日球层，而为什么其他模型没有。”
这项研究发表在《天体物理学杂志》上。
（独家编译：科幻世界）
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