Powstała pierwsza trójwymiarowa mapa granicy Układu Słonecznego

Układ Słoneczny jest zamknięty w gigantycznej bańce. Mowa o heliosferze, która chroni nas przed szkodliwym międzygwiezdnym promieniowaniem. Naukowcy wciąż nie wiedzą na jej temat zbyt wiele, ale tak się składa że właśnie tę wiedzę poszerzyli, tworząc pierwszą w historii trójwymiarową mapę jej granicy, gdzie wiatr słoneczny jest zatrzymywany przez ciśnienie materii międzygwiezdnej.

Zwieńczenie dekady badań

Mapę wspomnianej granicy – heliopauzy – opracowali naukowcy z Los Alamos National Laboratory (LANL). Dokonali oni tego, wykorzystując dane zebrane w ciągu całego cyklu słonecznego, w latach 2009 – 2019, przez należącego do NASA satelitę IBEX (Interstellar Boundry Explorer). IBEX został wystrzelony w przestrzeń kosmiczną w 2008 roku w celu badania interakcji zachodzących między ośrodkiem międzygwiazdowym a wiatrem słonecznym pędzącym w jego kierunku z prędkością 1,6 miliona kilometrów na godzinę.

Wiatr słoneczny składa się z protonów, elektronów i cząstek alfa. Nadaje on heliosferze kształt przypominający bańkę. Warstwa graniczna heliosfery znana jest jako płaszcz Układu Słonecznego, a wewnątrz niej znajduje się heliopauza – granica płaszcza i całej heliosfery, za którą ciśnienie materii międzygwiezdnej zaczyna dominować.

Pojazd z ważną funkcją

Co istotne, IBEX posiada zdolność do wykrywania cząsteczek pochodzących z płaszcza Układu Słonecznego. Do nich należy produkt uboczny zderzeń wiatru słonecznego z materią międzygwiezdną – energetyczne atomy neutralne (ENA). Im szybciej wiatr słoneczny wieje, gdy uderza w płaszcz Układu Słonecznego, tym większą liczbę ENA IBEX wykrywa.

„’Sygnał’ wiatru słonecznego wysyłanego przez Słońce nie zawsze ma tę samą siłę, przez co tworzy unikatowy wzorzec.”, wyjaśnia Dan Reisenfeld, główny autor pracy poświęconej mapie. „IBEX widzi ten sam wzorzec w sygnale powracającym w formie ENA, dwa do sześciu lat później, w zależności od energii ENA i kierunku, w którym IBEX patrzy. Ta różnica czasu pomogła nam określić dystans do regionów będących źródłem ENA.”

Naukowcy porównują zastosowaną przez siebie metodę badawczą do tego, w jaki sposób nietoperze wykorzystują echolokację, by mapować swoje otoczenie – wysyłając impulsy w każdym kierunku i śledząc, ile czasu zajmie im powrót do nich. Jednak zamiast używać sygnałów dźwiękowych, badacze z LANL stworzyli pierwszą trójwymiarową mapę heliosfery w oparciu o wiatr słoneczny.

Nowy obraz heliosfery

Nowa mapa pokazuje, że w najwęższym wymiarze Słońce dzieli od heliopauzy 120 jednostek astronomicznych, a w najszerszym wymiarze co najmniej 350 jednostek astronomicznych. Jak widać, mamy tu do czynienia ze sporymi różnicami, jednak nie od dziś wiadomo, iż heliosfera nie jest idealnie kulistą bańką.

Trójwymiarowa mapa heliosfery. | Źródło: Los Alamos National Laboratory

„Fizyczne modele teoretyzują tę granicę od lat.”, Powiedział Reisenfeld. „Jednak po raz pierwszy udało się nam zmierzyć dystans do niej i stworzyć jej trójwymiarową mapę.”

Ciekawe co jeszcze o heliosferze i heliopauzie uda się nam dowiedzieć w przyszłości. Z pewnością nie będzie to bez znaczenia, a przynajmniej z perspektywy eksploracji obszarów poza Układem Słonecznym. Kto wie, może kiedyś zdołamy udać się poza jego granice, choć mowa o bardzo, bardzo odległej przyszłości.

Źródło: Los Alamos National Laboratory, fot. tyt. NASA/IBEX/Adler Planetarium