D狂热的McComas有一个最喜欢的“天体圈”，这个环境是由恒星的恒星风冲击周围的星际介质而形成的。它属于一颗叫米拉的恒星。在2006年的一张照片中，Mira正以每小时291000英里的速度向右移动，这是我们的太阳在银河系中缓慢穿过其本地星际云的速度的5倍。你可以看到恒星前面形成了一个“弓形激波”，就像在水中航行的船只前面形成的激波一样。那里的气体加热并与从米拉吹出的较冷的氢气风混合，然后流到恒星的后部，形成尾流。Mira的天体圈在恒星后面的左边，看起来混乱、破碎、伸展。普林斯顿大学天体物理学教授McComas在最近的一次视频采访中说:“你能清楚地看到它从单一的结构分裂成这些湍流的更小的结构。”“我认为它非常漂亮。”
麦可玛斯不欣赏米拉的天体圈，而是带头研究我们自己的“日球圈”——一个典型的彗星形状的泡泡。他很想知道它可能有什么作用。自2008年以来，McComas一直是星际边界探测器(IBEX)任务的首席研究员。他负责监督IBEX卫星收集的数据，以揭示我们太阳系边缘的性质。他还将负责IBEX的继任者——星际测绘与加速探测器(IMAP)，该探测器将于2024年发射。
什么才是我们太阳系的边界?没有一个确定的点是太阳的光完全消失，也没有一个点是太阳引力停止的，所以这两种方法都无法标记它。但日光层可以。它“在银河系中移动，保证我们家的安全，”McComas说。太阳的太阳风，一种电离气体或等离子体的外流，向外推向恒星之间的星系物质，也被称为“星际介质”。我们所在区域的星际介质是等离子体、氦和中性氢的混合物。它是由在局部气泡(Local Bubble)中发现的部分电离的温暖云团形成的。局部气泡是一个充满等离子体的大空洞，很可能是由多个超新星爆炸产生的，还有星际尘埃和其他恒星风。将我们和它隔开的屏障占据了冥王星轨道之外的一个区域，一个你可以定义和测量的区域。
“在某些方面，”McComas说，“这就像我们的飞船在星际空间中旅行。”20世纪70年代发射的旅行者号(Voyager)探测器的数据表明，如果没有它，我们就会陷入困境轰炸地球上的宇宙射线是射向我们的宇宙射线的四倍，这将对地球臭氧层和我们的DNA造成损害。今年，利用IBEX的数据，McComas和他的同事能够从内部绘制出日球层的三维地图。科学家们对外界事物的感知非常有限。在过去的十年里，旅行者1号和2号都越过了日球层的门槛，即日球层顶，并提供了一些有关我们的泡泡飞船前部形状的数据。(旅行者号正朝着同一个方向在太阳前面奔跑。)
“这些原位McComas和他的同事在一份纸最近发表在《天体物理学杂志》上“为日球层的规模提供了必要的基础事实，但因此，我们只能在特定的时间实例中沿着两个航天器轨道进行直接测量，提供了关于日球层的重要但在空间和时间上非常有限的信息。”
与旅行者号不同，IBEX没有收集光线的照相机。相反，它有两个传感器，在它不到一米宽的六边形的两侧，收集被称为高能中性原子的粒子。中性氢原子可以畅通无阻地通过将星际空间与日球层隔开的电磁边界。“它们有点弯曲，”McComas说。直接观察流入日球层的星际中性气体，就可以估计出日球层相对于星际介质的运动速度。(在每小时52,000英里的速度下，这是一个相对悠闲的速度。)
什么才是我们太阳系的边界?
如果中性氢原子与电离气体中的质子足够接近，质子就会从氢原子中夺取电子，当它夺取电子时，质子变成中性，氢原子变成新的质子:这个过程被称为电荷交换。新的中性具有电离气体的性质。它将有一个温度和一个体积运动，对应于中性产生的地方，可以用来识别“热”或高能区域。“如果你有一个可以测量这些高能中性原子的探测器，”在亨茨维尔的阿拉巴马大学(University of Alabama at Huntsville)从事IBEX研究的空间物理学家加里·赞克(Gary Zank)说，“你基本上要做的就是了解这些高能中性原子是在哪里产生的。”
它们可以来自日球层的边界，也可以来自边界之外。以每秒310英里的速度运动的中性原子群来自超音速太阳风主导的区域。以每秒62英里的速度运动的原子来自太阳风鞘内，在那里太阳风与星际介质碰撞时变成亚音速。高能中性粒子也可能来自太阳风与月球表面的相互作用，以及地球磁层中发生的过程。
这些粒子从各个方向向我们飞来，其中一些粒子从日球层内部反弹回来，为科学家提供了线索，以了解当我们的太阳系在银河系周围漂移时，太阳风如何与星际空间相互作用。IBEX的重量略高于美国人的平均重量，它已经围绕地球运行了十多年，对太阳系边缘的观测足够成功，这为McComas赢得了利用IMAP进一步探测这一障碍的机会。
为了研究太阳系这个遥远的屏障，McComas不得不与内部的障碍作斗争——他的阅读障碍症，这是一种使理解字母和单词变得困难的疾病。但这可能在很多方面帮助他走上了今天的科学道路。
年代由于他在小学时学习阅读有困难，所以他倾向于把手头的东西拆开再组装起来。高中时，他开始做生意，用丙烷焊枪焊接不同寻常的珠宝，然后在中西部各地销售，在三年的时间里赚了足够的钱，让他真的考虑放弃上大学。后来，在麻省理工学院，他参与了太空研究中心的工作，该中心需要一名候选人来做精细组装:这是一项McComas有经验的任务。
2014年，在一次题为“从‘慢’到星际边界的个人旅程”的演讲中，McComas谈到了他的阅读障碍和科学生涯。他说，当他发现自己对物理感兴趣时，他发现这是一种不可思议的直觉。“我觉得我能理解答案。”在他演讲的一张幻灯片中，他展示了一张图表，说明了他在20世纪90年代的一项发现，即太阳风在两极的速度要快得多。他说:“在我自己的领域，这是一种典型的交流方式。”“如果你是一名空间物理学家，将不同的知识片段组合成一张图表，不需要任何说明。”
他认为诵读困难帮助他成为一名更善于合作的科学家，他能够识别人们的优点和缺点，从而形成更好的团队。“完成IBEX任务需要成百上千的人。你需要拥有各种不同技能的人，你需要他们很好地合作，”他说。“所以，我认为有多种想法，让诵读困难者更容易理解为什么这可能是好的。”
IBEX的早期结果登上了科学在2009年。卫星捕捉到一个神秘的带状结构投射在“全天”图变平为二维。McComas说:“IBEX的结果是非常显著的，它的辐射与目前任何理论或模型都不相似。说在时间。“我们预计会在大约100亿英里外的星际边界看到微小的、渐进的空间变化。然而，IBEX向我们展示了一条非常窄的带子，比天空中其他任何东西都要亮2到3倍。”换句话说，IBEX收集的中性原子并不是来自各个方向的数量大致相同。这是一个大的提示对科学家来说，太阳磁场与星系磁场的相互作用比他们想象的要复杂得多。尽管如此，科学家们还是可以利用这条丝带来收集我们是如何通过星系磁场的，以及这些磁场是如何影响我们的太阳系的。
缎带就像一个印记。它映射到天空中的位置，在那里，当高能中性原子通过时，可以看到它们从一个源以直线传播。“如果你用探测器观察，”Zank说，“你会看到，在某个径向上，所有这些高能中性原子都朝你飞来。”这可能与我们可能在海洋中捕捉到一丝阳光的情况没有什么不同。Zank说，在阳光明媚的日子里，总有一个区域会有一种更明亮的光模式，就像一条稍微宽的线。他说:“你之所以能看到来自海洋的反射光的那种更亮的光，是因为这种光直接射向你的眼睛。”
数据在圣诞节后开始源源不断地流入，而IBEX的仪器似乎出现了故障。
在11月的科学McComas提出了六个理论来解释它。可能的解释很快就超过了10种，尽管有些是同一主题的变体。今天，McComas或多或少地相信其中一个是正确的。
McComas解释说，似乎正在发生的事情是，一部分带电粒子曾经是太阳风的一部分，现在已经被中和了，正沿径向向外传播，穿过日球层顶进入当地的星际介质。它们被困住并绕着覆盖在日球层上的磁场旋转。最终，高能的中性原子重新中和并辐射回日光层。这一系列的电荷交换可以解释带，它起源于太阳球层顶以外几百个天文单位。(一个天文单位，即地球到太阳的距离，是9300万英里。)
IBEX能够探测几百个天文单位距离的等离子体。IMAP将使其达到500个天文单位或更多。“对于中性原子，你能看到多远是有一个基本极限的，”McComas说，“这仍然是一个非常长的距离。”极限与原子的能量和电荷交换有关。IMAP耗资6亿多美元，将携带一套10个仪器，使McComas能够更好地验证他关于带状结构成因的想法。灵敏度更高的测量可以精确地确定它的来源。
IMAP可以帮助天体物理学家确定我们的日球层是什么样的。标准的观点似乎是它看起来像一颗彗星，但波士顿大学(Boston University)的空间等离子体物理学家梅拉夫·奥弗(Merav Opher)一直在用模拟的方法主张，它是一个羊角形状的日球层，更圆，有叶状结构。她说:“这对恒星如何被包裹在它们自己的气泡中以及这些气泡如何过滤银河宇宙射线有着深远的影响。”Opher和她的同事预测了星际磁场将如何压在日球层上，使其不对称，尤其是在其南部，旅行者号证实了这一点。它不可能是一个完整的球体，因为等离子体必须流出。“你需要一个号角，”Opher说。“你需要等离子体的出口。”
IMAP可以绘制出比IBEX更高能量范围的高能中性原子，这将有助于约束模型，特别是日球层是否有一个延伸数千天文单位的长尾，或者是一个相对更紧凑的尾，只有这个长度的一小部分。尽管如此，Opher和她的同事相信现场测量是至关重要的，并建议这样一个探测器在21世纪30年代向日球层以外的几百个天文单位发射。
随着IMAP的推出，McComas期待着做一项“非常完整的科学工作”。最理想的是发现什么样的物理学从根本上控制着我们太阳系不断演化的空间环境，从而找到带状带的起源。人们可能希望这其中会有一两个惊喜。这也不是第一次了。在我们的视频通话中，麦可马斯回忆起2008年10月，IBEX在夸贾林环礁(Kwajalein Atoll)从一架飞机上扔下的飞马火箭(Pegasus)上发射升空后不久，人们极度焦虑的一幕。数据在圣诞节后开始源源不断地流入，而IBEX的仪器似乎出现了故障。
McComas告诉我:“第一批数据显示，在赤道以南有一个明亮的东西。”这是主流理论所没有预测到的。和他的实体版科学这期杂志的封面上有他的作品，他指了指那张全天图的一部分。他说，第二组数据也显示了明亮的带状区域。直到飞船做了调整，一个结构开始出现，团队才松了一口气:它就是缎带。他们看到了一些真实的东西。
Virat Markandeya是德里的一名科学作家。
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