Мехурът, обгръщащ Слънчевата система, вероятно е сбръчкан. Поне понякога. Това сочи ново изследване, публикувано в Nature Astronomy.

Данни от космически апарат, намиращ се в орбита около Земята, се натъкна на вълнисти структури в края на хелиосферната ударна вълнà (т.нар. termination shock) и хелиопаузата – променливи региони в космическото пространство, които отбелязват една от границите между космоса в рамките на Слънчевата система и това, което се намира извън нея – междузвездното пространство.

Резултатите показват, че е възможно да получим детайлна картина на границата на Слънчевата система и начина, по който се променя с течение на времето.

Тази информация ще помогне на учените да разберат по-добре региона от космоса, известен като хелиосфера, който води началото си от Слънцето и предпазва планетите в Слънчевата система от космическа радиация.

Съществуват най-различни начини, по които Слънцето влияе на пространството около него. Един от тях е слънчевият вятър – един постоянен свръзвуков поток от йонизирана плазма. Той профучава край планетите и пояса на Кайпер и в края на краищата отслабва и се изгубва в пространството между звездите.

Точката, в която този поток пада под скоростта, с която звуковите вълни могат да пътуват през дифузното междузвездно пространство, се нарича край на хелиосферната ударна вълнà. Същевременно точката, в която вече не е достатъчно силен, че да преодолее слабото налягане на междузвездното пространство, е известна като хелиопауза.

И двете сонди „Вояджър“ успяха да пресекат хелиопаузата. В момента те пътуват през междузвездното пространство (апаратите ни предоставиха и първите in situ (от латински – „на място“) измервания на тази променлива граница). Съществува обаче още един инструмент в околоземната орбита, който помага на учените да картографират хелоиопаузата, а именно IBEX (Interstellar Boundary Explored) на NASA, който функционира от 2009 г.

IBEX измерва енергизираните естествени атоми, които се създават когато слънчевия вятър се сблъска с този в междузвездното пространство на границата на Слънчевата система. Някои от тези атоми биват изхвърлени в космоса, докато други се връщат обратно към Земята. Веднъж щом вземем предвид силата на слънчевия вятър, който ги е образувал, енергизираните естествени частици, които се връщат към нас, могат да бъдат използвани за картографирането на формата на границата (досущ като космически ехолокатор).

Предишните карти на структурата на хелиосферата разчитаха на широкомащабни измервания на еволюцията на налягането на слънчевия вятър и емисиите на енергизираните естествени атоми. Това от своя страна „изглаждаше“ границата в пространство-времето. През 2014 г., в рамките на период от 6 месеца, динамичното налягане на слънчевия вятър намаля с приблизително 50 процента.

Екип от учени, ръководени от астрофизика Ерик Цирнщайн от Принстън, използва това краткотрайно събитие, за да получи по-детайлна картина на формата на края на хелиосферната ударна вълнà, както и на хелопаузата. Оказва се, че съществуват огромни вълни в мащаб от десетки астрономически единици (1 АЕ се равнява на средното разстояние между Земята и Слънцето), пише Science Alert.

Триизмерна визуализация на края на хелиосферната ударна вълнà и хелиопаузата. Видими са огромни вълни и по двете повърхности. Източник: Zirnstein et al., Nat. Astron., 2022.

Те създават и модели, и симулации, за да определят как този вятър с високо налягане си взаимодейства с границата на Слънчевата система. Учените откриват, че фронта на налягането е достигнал края на хелиосферната ударна вълнà през 2015 г. и е изпратил вълна през региона между края хелиосферната ударна вълнà и хелиопаузата.

Екипът успява да установи, че е настъпила и една доста значителна промяна в разстоянието до хелиопаузата. „Вояджър 1“ я пресича през 2012 г. – на разстояние от 122 АЕ. През 2016 г. екипът изчислява, че разстоянието до хелиопаузата в посоката, в която се движи „Воаяджър 1“, е около 131 АЕ. По това време сондата се е намирала на 136 АЕ от Слънцето – все още в междузвездното пространство, но балоноподобната хелиосфера е била зад нея.

Измерването до хелиопаузата в посоката, в която се движи „Вояджър 2“, е с една идея по-проблемно: а именно 103 единици (+- 8). По това време „Вояджър 2“ се е намирал на 109 АЕ от Слънцето. Той пресича хелиопаузата чак през 2018 г. – на разстояние 119 АЕ.

И двете измервания подсказват, че формата на хелиопаузата се променя. При това значително. Все още нямаме представа защо.

Изследването е публикувано в Nature Astronomy.