Земля – шоста планета від краю Сонячної системи, а це значить, що ми знаходимося зовсім поряд з цим холодним та негостинним кордоном. Але за минулі роки ми відправляли різні космічні апарати, так що є у нас хоч якесь уявлення про те, як виглядає край Сонячної системи.
Робота в цьому напрямку досі триває. Одна з останніх розробок, 3D-карта краю Сонячної системи, на створення якої пішло 13 років, розкрила ще кілька секретів про цей загадковий кордон, званий зовнішньою геліосферою.
Зовнішня геліосфера позначає область простору, де сонячний вітер, або потік заряджених частинок, що випускаються Сонцем, “відхиляються і драпіруються” міжзоряним випромінюванням, яке пронизує порожній простір за межами Сонячної системи, сказав Ден Райзенфельд, дослідник космічних наук з Національної лабораторії Лос-Аламоса в Нью -Мексіко і керівник групи, що проводила дослідження 3D-карти. Іншими словами, сонячний вітер і міжзоряні частки зустрічаються та утворюють кордон на далеких рубежах Сонячної системи.
Земляни вперше побачили зовнішній край Сонячної системи у 2012 році, коли “Вояджер I”, космічний апарат NASA, запущений в 1977 році, перетнув міжзоряний простір, згідно з даними NASA Вояджер-2 не відставав, повторивши цей подвиг у 2018 році. За даними Лабораторії реактивного руху NASA при Каліфорнійському технологічному інституті, “Вояджери-1” і “Вояджер-2”, крім своїх наукових приладів, оснащені золотими пластинками з піснями Баха, Луї Армстронга і горбатих китів, повідомили про раптове падіння сонячних частинок і значному збільшенні галактичної радіації, коли вони покинули Сонячну систему.
Нова 3D-карта розкриває ще більше інформації про геліосферу. Внутрішній шар, в якому знаходяться Сонце і його планети, має приблизно сферичну форму і тягнеться приблизно на 90 астрономічних одиниць (АС) в усіх напрямках. (Одна АС – це середня відстань між Землею і Сонцем, близько 93 мільйонів миль або 150 мільйонів кілометрів). Зовнішній шар набагато менш симетричний. В одному напрямку – в тому, в якому постійно рухається Сонце борознить простір перед собою, стикаючись з космічною радіацією, – зовнішня геліосфера тягнеться приблизно на 110 AU, але в протилежному напрямку вона набагато довше, по меншій мірі, на 350 AU, за словами Райзенфельда.
Відсутність симетрії відбувається через рух Сонця по Чумацькому Шляху, коли воно відчуває тертя з галактичним випромінюванням перед собою та очищає простір у своєму сліді. “У міжзоряному середовищі багато плазми [заряджених частинок], і … внутрішня геліосфера, яка досить кругла, є перешкодою для потоку плазми, яка тече повз неї”, – сказав Райзенфельд в інтерв’ю Live Science. “Це має такий же ефект, як якби вода обходила камінь в потоці”, коли потік води розбивається об камінь попереду, а за ним настає спокій.
Вимірювання для тривимірної карти були зібрані за допомогою апарату Interstellar Boundary Explorer (IBEX), який був запущений у 2008 році та, за словами NASA, “розміром з шину автобуса”. Він вимовляється “як тварина”, – сказав Райзенфельд, маючи на увазі гірських козлів, відомих своїми гравітаційними походами по альпійських скелях. Але тварина, на яку IBEX дійсно схожий, – це летюча миша.
Багато кажани полюють на комах, таких як комарі, випускаючи звуковий імпульс і використовуючи тимчасову затримку луни, щоб визначити відстань до своєї здобичі. Подібним чином IBEX виявляє частинки сонячного вітру, що відскакують від країв Сонячної системи. Це дозволяє Райзенфельду і його колегам визначати відстані, вимірюючи, скільки часу зайняло їх подорож туди й назад. “Сонце посилає імпульс … і потім ми пасивно чекаємо відповідного сигналу від зовнішньої геліосфери, і ми використовуємо цю тимчасову затримку, щоб визначити, де повинна знаходитися зовнішня геліосфера”, – пояснив Райзенфельд.
Коли Сонце обертається навколо зовнішнього краю Чумацького Шляху, сонячний вітер стримує космічну радіацію, утворюючи захисний міхур. Це добре для нас, оскільки “ця радіація може пошкодити космічні апарати та може становити небезпеку для здоров’я астронавтів”, – сказав Райзенфельд.
Однак кордони можуть не залишатися такими в довгостроковій перспективі. Райзенфельд зазначив, що існує кореляція між силою сонячного вітру і кількістю плям на Сонці. Сонячне пляма – це відносно темна пляма, яке тимчасово з’являється на поверхні Сонця в результаті інтенсивних магнітних збурень всередині нього. З 1645 по 1715 рік, період, відомий спостерігачам за Сонцем як Маундеровський мінімум, на Сонце було дуже мало плям, і, отже, сонячний вітер міг бути тільки слабким.
“Сонячні плями зникли майже на сторіччя, і якщо це станеться, форма геліосфери також могла суттєво змінитися”, – сказав Райзенфельд. “Ми спостерігаємо коливання сонячної активності, і в будь-який момент може статися черговий Маундеровский мінімум. Те, що ефективність захисту [геліосфери] з часом може змінитися, не є чимось незвичайним “.
Щоб дізнатися більше про геліосфері, NASA планує запустити нову місію під назвою “Зонд міжзоряного картування і прискорення” (IMAP) у 2025 році. Якщо все піде за планом, IMAP відкриє нові подробиці про взаємодію між сонячними вітрами й космічною радіацією на краю Сонячної системи.
