Przestrzeń kosmiczna dla wielu osób jest ogromną pustką, urozmaiconą sporadycznie gwiazdami, planetami i innymi strukturami. Nie jest tak do końca, bo przecież jest choćby promieniowanie kosmiczne, które przenika dosłownie przez wszystko. Gdybyśmy byli wystawieni na jego działanie, życie na Ziemi nie mogłoby istnieć. Przed jego zgubnym wpływem chroni nas Słońca, a dokładniej heliosfera.
Czytaj też: Misja DART zakończona sukcesem! To pierwszy krok w stronę obrony przed zagrożeniami z kosmosu
Heliosfera jest obszarem wokół Słońca, w którym ciśnienie wiatru słonecznego przeważa nad ciśnieniem wiatrów galaktycznych, tworząc coś na kształt bąbla wyrzucanej przez naszą gwiazdę materii. Heliosfera zawiera Słońce i wszystkie znane nam planety, które są chronione przed promieniowaniem kosmicznym. Ale z kolei hipotetyczny obłok Oorta jest poza granicami heliosfery.
Dane zebrane przez satelitę IBEX (Interstellar Boundary Explorer) ujawniły, że granice heliosfery wcale nie są gładkie, jak przez długi czas podejrzewano, a mają pomarszczoną strukturę. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature Astronomy.
Heliosfera, heliopauza i zmarszczki
Astronomowie dzielą heliosferę na dwa oddzielne obszary, w zależności od prędkości cząstek wiatru – w jej wewnętrznej części jest ona naddźwiękowa. Szok końcowy to miejsce, w którym prędkość wiatru słonecznego staje się poddźwiękowa – poza tym regionem jest tzw. płaszcz Układu Słonecznego. Z kolei heliopauza to granica płaszcza i tym samym całej heliosfery, za którą dominuje ciśnienie materii międzygwiazdowej. Obydwie sondy Voyager przekroczyły już heliopauzę i efektywnie przemierzają teraz przestrzeń międzygwiezdną.
Przez 25 uważano, że poza heliopauzą jest jeszcze jedna granica, tzw. łukowa fala uderzeniowa, ale obserwacje satelity IBEX wykluczyły taką możliwość. Przyjmuje się, że to heliopauza stanowi granicę między Układem Słonecznym a przestrzenią międzygwiezdną.
Czytaj też: Jowisz jak z obrazu Van Gogha. Każdy z cyklonów wielkości Stanów Zjednoczonych
Sonda IBEX mierzy wysokoenergetyczne atomy, które powstają, gdy wiatr słoneczny zderza się z wiatrem galaktycznym na granicy Układu Słonecznego. Niektóre z tych atomów są wyrzucane dalej w przestrzeń, a inne trafiają na Ziemię. Mogą być one wykorzystywane do mapowania kształtu heliopauzy, trochę jak kosmiczna echolokacja.
Poprzednie mapy heliosfery wskazywały, że jej granice są jednorodne i gładkie. Ale kiedy w 2014 r. dynamiczne ciśnienie wiatru słonecznego wzrosło o ok. 50%, zespół prof. Erika Zirnsteina z Uniwersytetu w Princeton wykorzystał to zjawisko do uzyskania bardziej szczegółowej struktury szoku końcowego i heliopauzy. Wykazano, że obie są pomarszczone, a nie jednorodne. To nie wszystko.
Sonda Voyager 1 przekroczyła heliopauzę w 2012 r. w odległości 122 j.a., a w 2016 r. naukowcy zmierzyli, że odległość do heliopauzy w kierunku Voyagera 1 wynosiła około 131 j.a.; w tym czasie sonda znajdowała się 136 j.a. od Słońca, z balonową heliosferą w tyle. Z kolei pomiary do heliopauzy w kierunku sondy Voyager 2 w 2015 r. były nieco bardziej skomplikowane – 103 j.a. +/- 8 j.a. W tym czasie sonda znajdowała się 109 j.a. od Słońca, czyli wciąż w granicach marginesu błędu. Przekroczyła heliopauzę dopiero w 2018 r., w odległości 119 j.a.
Oba pomiary sugerują, że kształt heliopauzy zmienia się, choć nie jest do końca jasne, dlaczego tak się dzieje. Heliosfera nie ma stałych rozmiarów, a heliopauza nie stanowi “gładkiego” przejścia w ośrodek międzygwiazdowy.