太阳圈是由太阳风形成的防护罩，保护着地球和太阳系免受高能星际辐射轰炸，物理模型多年来一直试图重建太阳圈边界，现在科学家终于首度搭建出完整的太阳圈边界3D图。
太阳圈（Heliosphere）是指太阳引力在太空的支配范围，也就是太阳风在星际介质内吹出的气泡，主要由质子、电子和α粒子流组成，一直抵抗着来自银河系的氢氦气体及有害辐射侵入。
而太阳圈的边界称为日球层顶（Heliopause），在这里，往星际空间推进的太阳风与朝太阳推进的星际风互相发生碰撞，动力学相当复杂，可再细分为终端震波（日球层顶的内侧边界）、日鞘（日球层顶与终端震波的中间区域）与弓形震波（日球层顶之外）。此外，日球层顶形状并不规则，就像我们的肺一样会随着呼吸收缩膨胀，日球层顶也会跟着太阳周期变化。
太阳圈与太阳系边界。 （Source：NASA, Public domain, via Wikimedia Commons）
科学界对日球层顶形状有两派看法，主流认为应该形如彗星，另一种则认为像圆形泡泡，还有少数模型做出看起来更奇怪的牛角面包形状。
现在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室团队利用NASA的星际边界探测器（Interstellar Boundary Explorer，IBEX），收集2009～2019年整个太阳周期的数据，首度搭建出完整的太阳圈边界3D地图。
研究团队采取类似蝙蝠声纳的技术，测量各方向太阳风粒子与星际风粒子碰撞所产生的高能中性原子（energetic neutral atom，ENA），以信号发送及接收的时间差来搭建出日球层顶形状与距离，而信号强度取决于碰撞时太阳风的强度——就像地球上的风有大有小一样，太阳风也有强有弱。
通过新的3D图，我们可以看到太阳系边界形状确实更像彗星，尾部延伸了至少350个天文单位长（IBEX目前探测极限），尽管事实上尾巴长度无法测量，它也可能又短又粗；另一方面，到日光层顶“尖端”的最短距离介于110～120个天文单位，与航海者号穿越的数据一致。
总之，日球层顶形状更像彗星或子弹，就是和牛角面包模型完全不一致。
太阳圈与边界全景图。 （Source：洛斯阿拉莫斯国家实验室）
IBEX寿命预计至少能延续到2025年，而星际测绘与加速探测器（Interstellar Mapping and Acceleration Probe，IMAP）则预计2024年发射升空，接替IBEX继续研究高能粒子的加速机制、太阳风与星际介质如何互作用。
团队希望这2个任务最终能提供更多数据，以协助更完善日球层顶的形状。新论文发布在《天文物理期刊》（Astrophysical Journal）。
（首图来源：洛斯阿拉莫斯国家实验室）