Każda planeta w naszym Układzie Słonecznym, w tym Ziemia, jest „zdmuchnięta” przez wiatr słoneczny z prędkością ponaddźwiękową.
Cząsteczki tworzące ten wiatr tworzą niewidzialne pole magnetyczne, które chroni nas przed resztą przestrzeni międzygwiazdowej. Od dziesięcioleci astronomowie analizują ten system promieniowania i magnetyzmu znany jako heliosfera, mapując jego granice, aby dowiedzieć się, jak wygląda.
Nowy model opracowany przez ekspertów z kilku uniwersytetów sugeruje teraz, że jest to dziwne połączenie prawie wszystkich naszych teorii. Przez wiele lat naukowcy uważali, że heliosfera bardziej przypomina kometę z okrągłym nosem na jednym końcu i ogonem na drugim.
Tak jest zwykle przedstawiany w podręcznikach i artykułach, ale w ostatnich latach pojawiły się dwie inne formy, które wydają się bardziej prawdopodobne.
NASA
W 2015 roku dane ze statku kosmicznego Voyager 1 wskazywały na obecność dwóch ogonów, co sprawiło, że heliosfera bardziej przypominała rogalika. Dwa lata później dane z misji Cassini pokazały, że musimy całkowicie pozbyć się całego ogona, zamieniając go w gigantyczną piłkę plażową.
„Niełatwo akceptujesz tego rodzaju zmiany” – mówi Tom Crimigis, który przeprowadzał eksperymenty na Cassini i Voyager.
„Cała społeczność naukowa pracująca w tej dziedzinie od ponad 55 lat zakłada, że heliosfera ma ogon komety”.
Teraz być może będziemy musieli ponownie przemyśleć nasze założenia, ponieważ jeśli nowy model jest poprawny, heliosfera może bardzo dobrze mieć kształt spuszczonej piłki plażowej lub wypukłego rogala, zależy to tylko od tego, gdzie i jak zdefiniujesz granicę.
Uważa się, że heliosfera rozciąga się dwa razy dalej niż Pluton, gdy wiatr słoneczny nieustannie uderza w materię międzygwiazdową, chroniąc nas przed naładowanymi cząstkami, które w przeciwnym razie mogłyby zniszczyć nasz Układ Słoneczny.
Ale ustalenie, gdzie ta granica istnieje, jest jak próba ustalenia, jaki odcień szarości powinien odróżniać czerń od bieli.
Korzystając z danych z sondy New Horizons, która znajduje się obecnie poza Plutonem, astronomowie znaleźli sposób na rozdzielenie obu stron.
Zamiast zakładać, że wszystkie naładowane cząstki są takie same, nowy model dzieli je na dwie grupy: naładowane cząstki pochodzące z wiatru słonecznego i neutralne cząstki dryfujące w układzie słonecznym.
W przeciwieństwie do naładowanych cząstek w przestrzeni międzygwiazdowej, te neutralne „absorbujące jony” mogą łatwo prześliznąć się przez heliosferę, zanim ich elektrony zostaną naładowane.
Porównując temperaturę, gęstość i prędkość tych absorbujących jonów z falami słonecznymi, zespół znalazł sposób na określenie kształtu heliosfery.
„Wyczerpanie [absorbujących jonów] w wyniku wymiany ładunku z obojętnymi atomami wodoru w ośrodku międzygwiazdowym chłodzi heliosferę,„ obniżając ”ją i prowadząc do węższego i bardziej zaokrąglonego kształtu, potwierdzając kształt zaproponowany przez Cassiniego.
Innymi słowy, w zależności od tego, jaki „odcień szarości” wybierzesz do zdefiniowania granicy, heliosfera może wyglądać jak opróżniona kula lub półksiężyc.
„Jeśli chcemy zrozumieć środowisko, lepiej rozumiemy całą heliosferę” – mówi astronom Avi Loeb z Harvardu.
Ale nadal potrzebujemy dużo więcej danych. Chociaż stopniowo zaczynamy harmonizować nasze modele, są one nadal ograniczone przez to, jak niewiele wiemy o samej heliosferze.
Oprócz dwóch statków kosmicznych Voyager wystrzelonych ponad czterdzieści lat temu, żadna maszyna nie przeleciała poza jego granice. I nawet dwie sondy kosmiczne, które przekroczyły tę linię, nie mają przyrządów do pomiaru jonów na obrzeżach.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
Źródła: Zdjęcie: Nature Astronomy, 2020
