科学家发现，太阳系外部的空间充满了氢原子

目前为止，只有“旅行者1号”和“旅行者2号”这两艘太空飞船冲出了太阳系，进入了星际空间。这两艘飞船以超音速飞了30年，越过了冥王星的轨道，穿过了布满岩石的柯伊伯带，距离地球180亿公里，那个地方已经超出了太阳主宰的边界。令人难以置信的是，这两艘飞船仍然处于NASA的控制下，这意味着它们还有返回地球的可能。

在那片恒星无人区里，我们银河系1000亿颗恒星发出的粒子和光与大爆炸的古老残余物相互碰撞，产生了大量的混合物质。这种混合物，被称为星际介质。它们的内容记录了我们太阳系遥远的过去，可能预示着它的未来。

NASA新视野号飞船的测量结果正在修正我们对星际介质一个关键属性的估计：它有多厚。最近发表在《天体物理学杂志》上的研究结果分享了新的观察结果，即星际介质中的氢原子比一些先前的研究结果多出了大约40%。这些结果统一了许多其他方面不同的测量结果，并为我们在太阳系外的空间提供了新的启示。

艰难地穿过星际迷雾

就像地球绕着太阳转一样，我们整个太阳系以每小时超过50000英里的速度在银河系中绕着一个超大型黑洞运转。当我们在星际粒子云雾中巡游时，整个太阳系会被称为日光层的磁泡所庇护。许多的星际介质绕着这个巨大的气泡流动。

我们的日光层排斥由磁场引导的带电粒子。但是超过一半的星际气体是中性的，这意味着它们拥有平衡数量的质子和电子。当太阳系深入它们的时候，星际中性粒子会直接渗透进来，增加太阳风的体积。

“这就像你在浓雾中奔跑，衣服逐渐被浸湿，”NASA的太空物理学家埃里克·克里斯蒂安（Eric Christian）说，“当你跑步时，你的衣服都湿透了，这会减慢你的速度。”在这些星际原子漂移到我们的日光层后不久，它们就被太阳光照射并被太阳风粒子猛烈撞击。许多粒子在混乱中失去了它们的电子，变成带正电的“拾取离子”。这些新粒子群虽然发生了变化，但却携带着远处雾气的秘密。

普林斯顿大学博士后研究员帕维尔·斯瓦奇纳（ Pawel Swaczyna）说：“我们无法从新视野号飞船中直接观测到星际原子，但我们可以观测到这些拾取离子。它们被剥离了一个电子，但我们知道它们是作为中性原子从太阳层之外来到我们这里的。”

NASA在2006年1月发射的“新视野”号飞船是最适合测量它们的航天器。现在它与冥王星的会合已经过去了五年，在那里它捕捉到了这颗矮行星的第一张近景照片，今天它冒险穿过太阳系边缘的柯伊伯带，那里的拾取离子是最新鲜的。宇宙飞船环绕冥王星的太阳风，可以探测到这些拾取离子，通过它们的能量更高，将它们与正常的太阳风区分开来。

新视野号飞船探测到的收集离子的数量揭示了我们所经过的“雾”的厚度。正如慢跑者在浓雾中跑步时变得更湿一样，新视野号飞船观察到的离子越多，星际迷雾的密度就越大。

发散测量

斯瓦奇纳利用SWAP的测量结果得出了终止激波时中性氢的密度，在那里太阳风与星际介质碰撞，然后突然减速。经过几个月的仔细检查和测试，他们发现的数字是每立方厘米0.127个粒子，也就是一夸脱大小的空间里大约有120个氢原子。

这一结果证实了2001年的一项研究，该研究使用了大约40亿英里外的旅行者号来测量太阳风到达航天器时减慢了多少。减速，主要是由于星际介质粒子的介入，暗示了一个匹配的星际氢密度，在一个夸脱大小的空间中大约有120个氢原子。

但新的研究集中在一个不同的数字上。科学家们利用“尤利西斯号”飞船的数据，从距离太阳比木星稍近的地方，测量出了一夸脱空间中大约85个氢原子的密度。几年后，另一项结合尤利西斯和旅行者号数据的研究发现了类似的结果。

但经过一番挖掘，新的数字开始看起来像是对的。“新视野号”的测量结果与基于遥远恒星的观测结果更吻合。另一方面，尤利西斯的测量有一个缺点：它们离太阳更近，那里的吸收离子更稀少，测量也更不确定。至于尤利西斯号和旅行者号的合并结果，斯瓦奇纳注意到计算中的一个数字已经过时，比目前的普遍值低35%。重新计算目前接受的数值，使他们与新视野号的测量结果和2001年的研究大致吻合。

新领域

从一夸脱空间中的85个原子增加到120个原子似乎并不多。然而在像太阳物理学这样的基于模型的科学中，对一个数字的调整会相互影响。新的估计可能有助于解释过去几年太阳物理学中最大的谜团之一。在NASA的星际边界探索者或IBEX任务返回第一个完整的数据集后不久，科学家们注意到一条奇怪的高能粒子带从我们的日光层的前沿发出。他们称之为“IBEX带”。

克里斯蒂安说：“IBEX带是一个巨大的惊喜，它位于太阳系边缘，宽10亿英里，长100亿英里，没有人知道它在那里。”但是，即使我们为它的存在开发了模型，所有的模型都显示出它不应该像现在这样明亮。”

“在这项研究中观测到的高达40%的星际密度是绝对关键的，”普林斯顿大学天体物理科学教授大卫·麦科马斯（David McComas）说这不仅表明我们的太阳嵌入了一个更为密集的星际空间，也可以解释我们的模拟结果与IBEX的实际观测结果相比存在重大误差。”