Zespół astronomów wykrył pofałdowane struktury w części przestrzeni na granicy Układu Słonecznego. Analizowane dane sugerują, że heliosfera - obszar wokół Słońca, gdzie ciśnienie wiatru słonecznego przeważa nad wiatrami galaktycznymi, nieustannie zmienia swój kształt. Badania wskazują również, że możliwe jest uzyskanie szczegółowego obrazu granicy Układu Słonecznego i tego, jak zmienia się ona w czasie.
Wszystkie obiekty w naszym Układzie Słonecznym są otoczone ochronnym „płaszczem” wytwarzanym przez nasze Słońce - heliosferą. Ten „bąbel” materii nieustannie wyrzucanej przez Słońce chroni planety przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym blokując wysokoenergetyczne cząstki, które powstały w przestrzeni międzygwiezdnej.
Na granicy heliosfery wiatr słoneczny wytraca swoją prędkość, a ciśnienie wiatrów galaktycznych zaczyna przeważać nad ciśnieniem wiatru słonecznego. Granica ta nazywana jest heliopauzą. W tym miejscu wiatr słoneczny zderza się z promieniowaniem kosmicznym. Jednak nie wszystkie cząstki z przestrzeni międzygwiezdnej zostają zatrzymane. Część z nich przenika do naszego systemu planetarnego. Wcześniejsze badania wykazały też, że na krawędziach Układu Słonecznego występuje punkt, w którym wiatr słoneczny zwalnia do prędkości poddźwiękowej – nazywa się to szokiem końcowym.
Badacze od lat starają się ustalić, jaki kształt ma heliosfera i gdzie dokładnie leżą jej granice. Ale po co martwić się jej kształtem? Naukowcy badający egzoplanety są żywo zainteresowani porównaniem naszej heliosfery z tymi wokół innych gwiazd. Nic nie wiemy na temat tego, czy wiatr słoneczny i heliosfera mogą przyczyniać się do powstania życia.
Naukowcy wciąż pracują nad tym, co dokładnie oznacza dla życia na Ziemi ochronny „bąbel” Słońca. Z pewnością chroni nas przed cząsteczkami z przestrzeni międzygwiezdnej, które mogłyby uszkodzić nasze DNA. Ale cząstki te mogą też być „dobre” dla życia. Mogą wywoływać mutacje, które umożliwiają ewolucję organizmów, dzięki czemu stają się one bardziej złożone.
W artykule opublikowanym w czasopiśmie „Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-022-01798-6), grupa astronomów opisała analizę danych z sond Voyager 1 i 2, które przekroczyły granicę heliosfery - Voyager 1 w 2012 roku, a Voyager 2 w 2018 roku - zapewniając nam pierwsze pomiary in situ tej zmieniającej się granicy. Badacze wykorzystali także dane z sondy Interstellar Boundary Explorer (IBEX), która okrąża Ziemię, w celu pozyskania większej ilości informacji o naturze heliosfery. IBEX wykonuje pomiary wysokoenergetycznych atomów, powstających, gdy wiatr słoneczny zderza się z wiatrami galaktycznymi.
Naukowcy dokładnie przeanalizowali dane z tych trzech źródeł. Wynika z nich, że w 2014 roku ciśnienie wiatru słonecznego wzrosło o około 50 procent. Uczeni wykorzystali to do zbadania kształtu heliopauzy i szoku końcowego.
Ponieważ niektóre atomy zdołały uciec w przestrzeń międzygwiezdną, a inne zostały odbite z powrotem do Układu Słonecznego, naukowcy byli w stanie wykorzystać zebrane dane jako formę kosmicznej echolokacji. Podczas modelowania odkryli, że na obszarach granicznych powstały ogromne zmarszczki – mające rozmiary dziesiątek jednostek astronomicznych (jedna jednostka astronomiczna to średnia odległość między Ziemią a Słońcem – w przybliżeniu 150 milionów kilometrów).
Astronomowie odkryli również duże zmiany w odległości do heliopauzy. Voyager 1 przekroczył heliopauzę w odległości 122 jednostek astronomicznych. W 2016 roku zespół zmierzył, że odległość do heliopauzy w kierunku Voyager 1 wynosiła około 131 jednostek astronomicznych. W tym czasie sonda znajdowała się w odległości 136 jednostek astronomicznych od Słońca. Podobne pomiary wykonane dla Voyagera 2 wykazały, że sonda przekroczyła heliopauzę w odległości 119 jednostek astronomicznych.
Oba pomiary sugerują, że kształt heliopauzy nie był jednolity i że z nieznanych powodów nieustannie się zmieniał.
Naukowcy mają nadzieję dowiedzieć się więcej o granicach Układu Słonecznego korzystając z danych zebranych przez sondę, która ma zostać wyniesiona w przestrzeń kosmiczną w 2025 roku. Ma ona badać przestrzeń w okolicy granic naszego systemu planetarnego i wykonywać pomiary ze znacznie większą precyzją i w szerszym zakresie energii. To, zdaniem zespołu, powinno pomóc odpowiedzieć na niektóre z kłopotliwych pytań dotyczących heliosfery.
Źródło: Science X Network, Science Alert, fot. NASA
