Gdzie znajdują się granice heliosfery? Nowe modele pomagają określić ich położenie

Granice heliosfery nie są stałe – ich położenie zmienia się wraz z aktywnością Słońca. W ich lepszym poznaniu mają pomóc nowe modele oraz przyszłe obserwacje prowadzone przez sondę New Horizons.

Czym są granice heliosfery?

W ramach nowego badania naukowcy z Southwest Research Institute (SwRI) wykorzystali metodę prognozowania wiatru słonecznego w połączeniu z analitycznymi i numerycznymi modelami heliosfery, aby ustalić, gdzie znajduje się pierwsza granica plazmowa jej zewnętrznej części – miejsca, do którego zmierza sonda New Horizons. Badania zostały opublikowane w czasopismach „The Astrophysical Journal” oraz „Advances in Space Research”.

Jak opisują astronomowie, heliosfera to ogromny bąbel plazmy utworzony przez wiatr słoneczny wypływający z naszej gwiazdy, otaczający cały Układ Słoneczny i chroniący go przed znaczną częścią wysokoenergetycznego promieniowania galaktycznego obecnego w przestrzeni międzygwiazdowej. Naukowcy uważają, że region ten przypomina kometę, ponieważ Słońce porusza się przez ośrodek międzygwiazdowy, tworząc zaokrąglony obszar „centrum” oraz ciągnący się za nim „ogon”. Inne modele przewidują natomiast heliosferę o kształcie rogalika.

Szok końcowy i heliopauza nieustannie zmieniają swoje położenie

Naukowcy przyjrzeli się bliżej dynamicznym zewnętrznym granicom heliosfery, w tym szokowi końcowemu (miejscu, w którym prędkość wiatru słonecznego spada) oraz heliopauzie (granicy całej heliosfery, za którą ciśnienie materii międzygwiazdowej zaczyna dominować), gdzie wiatr słoneczny zwalnia, a następnie gwałtownie się zatrzymuje w wyniku oddziaływania z materią międzygwiazdową. Granice te nieustannie rozszerzają się i kurczą w odpowiedzi na zmieniające się warunki słoneczne. Podczas maksimum aktywności słonecznej „wzmocniony” wiatr słoneczny rozszerza heliosferę, a w czasie minimum słabnący powoduje jej kurczenie się.

W czasie nowego badania astronomowie dokładnie przeanalizowali, jak przewidzieć położenie szoku końcowego, szczególnie w kierunku, w którym porusza się sonda New Horizons.

Sonda New Horizons zmierza ku granicy Układu Słonecznego

Po zakończeniu przelotów obok Plutona i obiektu pasa Kuipera Arrokoth sonda New Horizons kontynuuje podróż w głąb zewnętrznego Układu Słonecznego po trajektorii prowadzącej w kierunku przedniej części heliosfery. Dotrze do szoku końcowego, a następnie opuści Układ Słoneczny, stając się dopiero trzecią sondą, która tego dokona, po Voyagerach 1 i 2. Naukowcy mają nadzieję ustalić, kiedy sonda napotka tę granicę plazmową otaczającą Układ Słoneczny.

„Chcemy zrozumieć, kiedy sonda dotrze do szoku końcowego, aby przygotować się do wykonania pomiarów i pobrania danych z tego regionu. Na podstawie naszych badań przewidujemy, że New Horizons dotrze do tego obszaru najwcześniej w 2029 roku, a najpóźniej w 2040 roku. Możliwe jest również, że przekroczy tę granicę więcej niż raz, ponieważ heliosfera bezustannie rozszerza się i kurczy” – twierdzi Jonathan Gasser z Southwest Research Institute.

Badania pomogą lepiej poznać granice Układu Słonecznego

Jak podkreślają astronomowie, badania mogą poprawić zrozumienie tego, w jaki sposób heliosfera oddziałuje z przestrzenią międzygwiazdową, a także pomóc przyszłym misjom badać granice pomiędzy Układem Słonecznym a przestrzenią poza nim.

Emil Gołoś