În Calea Lactee, sistemul nostru are dimensiunea unui bob de orez care plutește în mijlocul oceanului
Dacă nu am avea vântul solar care să ne protejeze, cu greu am fi în viață

termină

Departe de îmbrățișarea protectoare a Soarelui, marginea sistemului nostru solar pare un loc rece, gol și întunecat. Spațiul între noi și cele mai apropiate stele a fost mult timp considerat o vastă întindere a neantului.

Până de curând, omenirea nu putea să privească decât de departe. Astronomii i-au acordat o atenție trecătoare, preferând în schimb să-și concentreze telescoapele pe masele luminoase ale stelelor, galaxiilor și nebuloaselor noastre vecine.

Dar două nave spațiale construite și lansate în anii 1970 ne-au readus în ultimii ani primele priviri ale acestei regiuni ciudate, pe care o numim spațiu interstelar. Fiind primele obiecte create de om care au părăsit sistemul nostru solar, ele intră pe teritoriul neexplorat la miliarde de mile de casă. Nicio altă navă spațială nu a călătorit atât de departe.

Câmpurile magnetice luptă și împing și sunt interconectate. Priveliștea pe care ți-o poți imagina este ca piscina de sub cascadele Niagara

Și au dezvăluit că dincolo de granițele sistemului nostru solar se află o regiune invizibilă a activității haotice, spumante.

„Când te uiți la diferite părți ale spectrului electromagnetic, această zonă a spațiului este foarte diferită de întunecimea pe care o percepem cu ochii noștri”, a spus Michele Bannister, un astronom de la Universitatea Canterbury din Christchurch, Noua Zeelandă, care studiază spațiu în afara sistemului solar. „Câmpurile magnetice luptă și împing și sunt interconectate. Imaginea pe care ți-o poți imagina este ca piscina de sub cascadele Niagara. „

Turbulența este rezultatul vântului solar - un flux constant și puternic de particule încărcate sau plasmă care se împrăștie în orice direcție de la Soare - în timp ce se prăbușește într-un cocktail de gaz, praf și raze cosmice care suflă în mediul interstelar.

În secolul trecut, oamenii de știință au construit o imagine despre care este format mediul interstelar, datorită în principal observațiilor cu telescoape radio și cu raze X. Au dezvăluit că este compus din atomi de hidrogen ionizat extrem de difuz, praf și raze cosmice presărate cu nori densi de gaze moleculare, despre care se crede că sunt locul de naștere al noilor stele.

Dar natura sa exactă în afara sistemului nostru solar este în mare măsură un mister, în principal pentru că Soarele, toate cele opt planete și discul îndepărtat de resturi cunoscut sub numele de Centura Kuiper creează un balon gigantic de protecție format de vântul solar cunoscut sub numele de heliosferă. Pe măsură ce Soarele și planetele înconjurătoare sar prin galaxie, această bulă sare de pe mediul interstelar ca un scut invizibil care protejează majoritatea razelor cosmice dăunătoare și a altor materiale. Dimensiunea și forma bulei heliosferice se schimbă pe măsură ce trecem prin diferite regiuni ale mediului interstelar.

Călătoria Voyager 1 și Voyager 2

„Parcă ești acasă și vrei să știi cum arată el. Trebuie să ieșiți și să căutați să spuneți adevărul ", a spus Elena Provornikova, doctorandă în laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins. „Singura modalitate de a vă face o idee este să călătoriți departe de Soare, să priviți înapoi și să faceți o imagine în afara heliosferei”.

Aceasta nu este o sarcină simplă. În comparație cu întreaga Căi Lactee, sistemul nostru solar arată mai mic decât un bob de orez plutind în mijlocul Oceanului Pacific. Cu toate acestea, marginea exterioară a heliosferei este încă atât de departe încât durează mai mult de 40 de ani pentru ca Voyager 1 și Voyager 2 să ajungă la ea.

Voyager 1, care a luat o rută mai directă prin sistemul solar, a dispărut în spațiul interstelar în 2012, înainte ca Voyager 2 să se alăture acestuia în 2018. În prezent, la aproximativ 13 miliarde și, respectiv, 11 miliarde de mile de Pământ, acum se deplasează mai departe și mai departe în spațiu dincolo de sistemul nostru solar, trimitând înapoi mai multe date.

Ceea ce au dezvăluit aceste două sonde de îmbătrânire despre granița dintre heliosferă și mediul interstelar a oferit noi indicii despre modul în care s-a format sistemul nostru solar și despre modul în care viața pe Pământ a devenit posibilă.

Dimensiunea și forma bulei heliosferice se schimbă pe măsură ce trecem prin diferite regiuni ale mediului interstelar. Când vântul solar crește sau cade, schimbă presiunea externă asupra balonului.

În 2014, activitatea Soarelui a crescut, trimitând ceva care a fost un uragan de vânt solar care a fost lansat în spațiu. Explozia a trecut rapid prin Mercur și Venus cu aproape 800 km pe secundă. Două zile și 150 de milioane de km mai târziu, a înconjurat Pământul. Din fericire, câmpul magnetic al planetei noastre ne-a protejat de radiația sa puternică, dăunătoare.

Rafada s-a prăbușit în Marte o zi mai târziu și a continuat prin centura de asteroizi până la uriași de gaz îndepărtați - Jupiter, Saturn, Uranus și, după mai bine de două luni, a ajuns la Neptun, care orbitează la aproximativ 4,5 miliarde de km (2,8 miliarde de mile) de Soare. .

Heliosfera este neașteptat de mare, ceea ce sugerează că mediul interstelar din această parte a galaxiei este mai puțin dens decât credeau oamenii.

După mai bine de șase luni, vântul a atins în sfârșit un punct la mai mult de 13 miliarde de km de Soare, cunoscut sub numele de „șoc de terminare”. Aici, câmpul magnetic al Soarelui, care conduce vântul solar, devine suficient de slab pentru ca mediul interstelar să se împingă împotriva lui.

Uraganul vântului solar, deplasându-se în cele din urmă la mai puțin de jumătate din viteza sa anterioară, a scăzut la o furtună tropicală. Apoi, la sfârșitul anului 2015, a depășit forma neregulată a Voyager 2, care este de aproximativ dimensiunea unei mașini mici. Creșteri de plasmă detectate de tehnologia senzorilor Voyager de 40 de ani alimentată de o baterie de plutoniu care se descompune lent.

Sonda a transmis date înapoi pe Pământ, care chiar și cu viteza luminii a durat 18 ore până la noi. Astronomii au putut obține informațiile Voyager numai datorită unui set masiv de antene satelitare de 70 de metri și a unei tehnologii avansate care nu a fost inventată când nava spațială a părăsit Pământul în 1977.

Valea vântului solar a ajuns la Voyager 2 în timp ce se afla încă în sistemul nostru solar. Puțin peste un an mai târziu, ultimele suflări ale vântului pe moarte au ajuns la Voyager 1, care a trecut prin spațiul interstelar în 2012. .

Diferitele trasee parcurse de cele două sonde înseamnă că una este la aproximativ 30 de grade deasupra planului solar, iar cealaltă este la aceleași grade, dar mai jos. Vântul solar a erupt în apropierea lor în diferite regiuni în momente diferite, ceea ce a dat indicii utile despre natura heliopauzei.

Datele arată că limita de turbulență are o grosime de milioane de kilometri.

Heliosfera este, de asemenea, neașteptat de mare, ceea ce sugerează că mediul interstelar din această parte a galaxiei este mai puțin dens decât credeau oamenii.

Soarele traversează calea prin spațiul interstelar ca o barcă,

deplasându-se prin apă, creând o „undă de arc” și întinzând cablul în spatele ei, probabil cu o coadă (sau cozi) în forme asemănătoare unei comete. Ambii Voyagers au ieșit prin „nasul” heliosferei și, prin urmare, nu au oferit informații despre coadă.

„Calculele Voyagerilor sunt că heliopauza are o grosime de aproximativ o unitate astronomică (93 de milioane de mile, care este distanța medie între Pământ și Soare)”, spune Provornikova. „Nu este chiar o suprafață. Aceasta este o regiune cu procese complexe. Și nu știm ce se întâmplă acolo. „

O parte a mediului interstelar se transformă într-un vânt solar, crescând de fapt deplasarea externă a balonului

Vânturile solare și interstelare nu numai că creează un remorcher violent în regiunea de frontieră, dar particulele par să schimbe sarcini și impuls. Ca urmare, o parte a mediului interstelar se transformă într-un vânt solar, crescând de fapt deplasarea externă a balonului.

Și, deși un val solar de vânt poate oferi date interesante, pare să aibă un efect surprinzător de mic asupra dimensiunii și formei globale a balonului. Ce se întâmplă în afara heliosferei pare a fi mult mai important decât ceea ce se întâmplă în interior. Vântul solar se poate umfla sau slăbi în timp, fără a afecta drastic balonul. Dar dacă această bulă se mută într-o zonă a galaxiei cu un vânt interstelar mai dens sau mai puțin dens, atunci se va micșora sau va crește.

Dar multe întrebări rămân fără răspuns, inclusiv cât de mare poate fi balonul nostru de vânt solar.

Provornikova spune că o mai bună cunoaștere a propriei noastre heliosfere ne poate spune mai multe despre dacă suntem singuri în univers.

„Ceea ce studiem în propriul nostru sistem ne va spune despre condițiile de viață din alte sisteme stelare”, a spus ea.

Acest lucru este în mare parte adevărat, deoarece, prin păstrarea mediului interstelar, vântul solar previne, de asemenea, bombardamentul care pune viața în pericol a radiațiilor și a particulelor mortale de mare energie - cum ar fi razele cosmice - din spațiul adânc. Razele cosmice sunt protoni și nuclee atomice care se mișcă în spațiu cu viteze apropiate de viteza luminii. Ele pot fi generate atunci când stelele explodează, când galaxiile se prăbușesc în găuri negre și alte evenimente cosmice cataclismice. Regiunea din afara sistemului nostru solar este densă, cu o ploaie constantă a acestor particule subatomice de mare viteză, care ar fi suficient de puternice pentru a provoca otrăvirea cu radiații mortale pe o planetă mai puțin protejată.

Gravitația stelei noastre, Soarele, se extinde dincolo de heliosferă, prinzând o sferă îndepărtată, rară de gheață, praf și resturi cosmice cunoscută sub numele de Norul Oort.

„Voyager a spus categoric că 90% din această radiație este filtrată de Soare”, a spus Jamie Rankin, cercetător în heliofizică la Universitatea Princeton și prima persoană care a scris o disertație de doctorat pe baza datelor interstelare ale Voyager. „Dacă nu am avea vântul solar care să ne protejeze, nu știu dacă am fi în viață”.

Trei alte sonde NASA se vor alătura în curând Voyagerilor în spațiul interstelar, deși două sunt deja epuizate și au încetat să mai returneze date. Din fericire, o observare mai extinsă poate fi făcută mai aproape de casă.

Un cercetător internațional la frontiere trimis de NASA (Ibex), un mic satelit care orbitează Pământul din 2008, a descoperit particule numite „atomi neutri din punct de vedere energetic” care traversează granița interstelară. Ibex creează hărți tridimensionale ale interacțiunilor care apar în jurul heliosferei.

„Vă puteți gândi la hărțile Ibex ca la radarul Doppler și la Voyagers ca la stațiile meteorologice de la sol”, a spus Rankin. Ea a folosit date de la Voyagers, Ibex și alte surse pentru a analiza undele solare mai mici ale vântului și lucrează în prezent la un document bazat pe o explozie mult mai mare care a început în 2014. Dovezile arată că heliosfera s-a micșorat. Când Voyager 1 a trecut granița, dar se extinde din nou când Voyager 2 îl traversează.

„Este o frontieră destul de dinamică”, spune ea. „Este uimitor că această descoperire a fost surprinsă în hărți 3D Ibex, ceea ce ne-a permis să urmărim în același timp răspunsurile locale de la Voyagers.”

Ibex a dezvăluit cât de dinamică poate fi granița. În primul său an, a descoperit o bandă uriașă de atomi de energie care s-a strecurat peste o graniță care s-a schimbat în timp, cu caracteristici care au apărut și au dispărut la scurt timp de șase luni. Banda se dovedește a fi o zonă din nasul heliosferei în care particulele de vânt solar ricoșează din câmpul magnetic galactic și ricoșează înapoi în sistemul solar.

Dar există o întorsătură în istoria Voyager. Deși au părăsit heliosfera, acestea sunt încă la îndemâna multor alte influențe ale Soarelui nostru. Lumina soarelui, de exemplu, ar fi vizibilă cu ochiul liber de la alte stele. Gravitația stelei noastre se extinde, de asemenea, mult dincolo de heliosferă, prinzând o sferă îndepărtată și rară de gheață, praf și resturi spațiale cunoscute sub numele de norul Oort.

Obiectele lui Oort orbitează încă în jurul Soarelui, deși se îndepărtează mult în spațiul interstelar. În timp ce unele comete au orbite care ajung până la norul Oort, o regiune de 186-930 miliarde de mile (300-1,500 miliarde de km) este în general considerată prea îndepărtată pentru a trimite propriile noastre sonde.

Aceste obiecte îndepărtate abia s-au schimbat de la începutul sistemului solar și pot conține chei pentru orice, de la modul în care se formează planetele până la probabilitatea ca viața să apară în universul nostru. Și cu fiecare val de date noi, apar și noi mistere și întrebări.

Provornikova spune că poate exista o pătură de hidrogen care să acopere o parte sau toată heliosfera, ale cărei efecte nu au fost încă decodificate. În plus, heliosfera pare să se transforme într-un nor interstelar de particule și praf rămase de la evenimentele cosmice antice ale căror efecte asupra graniței - și asupra celor dintre noi care trăim în heliosferă - sunt imprevizibile.

Orice s-ar întâmpla, neînfricatele sonde Voyager vor fi în fruntea sistemului nostru solar, dezvăluind și mai multe despre acest teritoriu ciudat și neexplorat pe măsură ce navigăm înainte prin spațiu.