Sunčev vjetar ne juri nepromijenjen sve do međuzvjezdanog prostora. Novi podaci letjelice New Horizons pokazuju da se daleko iza Plutona postupno usporava jer u njega ulaze atomi iz prostora između zvijezda.
Sunčev vjetar slabi mnogo prije stvarnog ruba
Sunce ne završava ondje gdje završavaju planeti. Njegov utjecaj proteže se daleko u svemir kroz heliosferu, golemo područje kojim struji Sunčev vjetar, tok nabijenih čestica koje iz Sunčeve atmosfere putuju brzinama od približno milijun milja na sat.
No kako taj vjetar putuje prema vanjskim granicama Sunčeva sustava, više nije sam. Ulazi u područje u kojem se sve snažnije miješa s materijalom iz međuzvjezdanog prostora.
Nova studija Southwest Research Institutea, objavljena u časopisu The Astrophysical Journal, koristi podatke NASA-ine letjelice New Horizons kako bi objasnila zašto Sunčev vjetar postupno gubi brzinu dok se približava rubu heliosfere. New Horizons se danas nalazi na udaljenosti od oko 66 astronomskih jedinica od Sunca. Jedna astronomska jedinica odgovara prosječnoj udaljenosti Zemlje od Sunca.
Istraživački tim, koji vodi Heather Elliott, analizirao je mjerenja instrumenta Solar Wind Around Pluto, poznatog kao SWAP. Posebno su pratili kako se brzina Sunčeva vjetra mijenjala između 21 i 58 astronomskih jedinica te su te podatke usporedili s mjerenjima bliže Suncu.
Rezultat je važan jer New Horizons više ne proučava samo svijet koji je nekoć posjetio, Pluton. Letjelica sada postaje rijedak instrument na putu prema vanjskom rubu Sunčeva sustava.
Međuzvjezdani atomi usporavaju Sunčev vjetar
Prema novim mjerenjima, Sunčev vjetar na udaljenosti od 58 astronomskih jedinica kreće se 13 do 15 posto sporije nego kod Zemljine orbite. Usporavanje nije iznenadno, nego se nakuplja postupno, kako Sunčev vjetar preuzima čestice međuzvjezdanog materijala. Upravo se takav razvoj dobro uklapa u ranije modele vanjske heliosfere.
Ranija mjerenja New Horizonsa i Voyagera 2, provedena između 30 i 43 astronomske jedinice, pokazivala su usporavanje od 5 do 10 posto u odnosu na brzinu kod 1 astronomske jedinice. Novi podaci pomiču tu sliku dalje prema rubu sustava i potvrđuju da se učinak s udaljenošću pojačava.
Mehanizam je fizički jednostavan, ali važan. Neutralni atomi iz međuzvjezdanog prostora ulaze u heliosferu. Ondje se mogu ionizirati procesom izmjene naboja sa česticama Sunčeva vjetra. Kada postanu dio tog toka, Sunčev vjetar zapravo preuzima dodatni materijal. Dobiva masu, a time gubi dio brzine.
Drugim riječima, Sunčev vjetar ne slabi zato što jednostavno “nestaje” u praznom prostoru. On se sudara s materijalom koji dolazi izvana i postupno se mijenja.
Pravi udar tek dolazi na granici heliosfere
Usporavanje koje New Horizons sada mjeri još je blago u usporedbi s onim što se očekuje na takozvanom terminacijskom udarnom valu, granici na kojoj Sunčev vjetar naglo pada ispod lokalne brzine zvuka u plazmi.
Voyager 2 zabilježio je takav prijelaz na udaljenosti od 84 astronomske jedinice. Ondje je brzina Sunčeva vjetra pala za 46 posto. Taj nagli pad pokazuje koliko snažno međuzvjezdani materijal oblikuje vanjske dijelove heliosfere.
New Horizons još nije stigao do te granice, ali podaci koje sada šalje pomažu znanstvenicima da prate što se događa prije samog prijelaza. To je razlika između promatranja zida i promatranja cijelog područja koje prema njemu vodi.
Upravo je taj prijelaz važan za razumijevanje gdje završava dominantni utjecaj Sunca i gdje počinje prostor u kojem međuzvjezdani okoliš sve više određuje uvjete.
Granica Sunčeva sustava povezana je i s rizikom za astronaute
Heliosfera nije samo daleka granica zanimljiva zbog karte Sunčeva sustava. Ona djeluje kao golemi štit koji utječe na to koliko galaktičkih kozmičkih zraka može prodrijeti u unutarnji dio Sunčeva sustava i doći do Zemlje.
To je posebno važno za buduće misije s ljudskom posadom. Astronauti koji rade izvan zaštitne Zemljine atmosfere, na Mjesecu, a poslije i na putu prema Marsu, bit će izloženiji opasnom zračenju. Galaktičke kozmičke zrake smatraju se jednim od najtežih problema dugotrajnog svemirskog putovanja jer mogu povećati zdravstvene rizike za posadu i utjecati na rad tehnologije.
Zato podaci s New Horizonsa nisu samo priča o dalekom rubu Sunčeva sustava. Oni mogu pomoći u predviđanju oblika i položaja vanjskih granica heliosfere, a time i razine zračenja kojoj bi mogli biti izloženi astronauti, sateliti i svemirske letjelice.
Znanstvenici će ta mjerenja povezivati s podacima drugih misija, uključujući Voyager, IBEX i IMAP. Cilj je dobiti jasniju sliku o tome kako se Sunčev sustav brani od čestica koje dolaze iz ostatka galaksije.
New Horizons nastavlja posao koji su započeli Voyageri
New Horizons je trenutačno jedina aktivna letjelica koja se nalazi u vanjskom dijelu Sunčeve heliosfere. To joj daje posebno mjesto u istraživanju prostora iza Plutona.
Alan Stern, glavni istraživač misije New Horizons, ističe da letjelica nastavlja proširivati ono što su pokazale sonde Voyager. Dok su Voyageri pružili prve izravne podatke o vanjskim granicama Sunčeva sustava, New Horizons sada dodaje nova mjerenja u području koje je još uvijek slabo istraženo.
Ova se istraživanja ne odnose samo na naše Sunce. Slične zaštitne “strukture” stvaraju i druge zvijezde u galaksiji. Usporedbom heliosfere s takvim astrosferama znanstvenici mogu bolje razumjeti kako zvijezde oblikuju prostor oko sebe i kako njihovi sustavi stupaju u dodir s međuzvjezdanim materijalom.
Na kraju, granica Sunčeva sustava nije oštra crta na karti. To je široko, dinamično područje u kojem Sunčev vjetar gubi snagu, međuzvjezdani atomi mijenjaju njegova svojstva, a kozmičko zračenje iz galaksije pokušava pronaći put prema unutra. New Horizons sada prolazi upravo kroz taj prijelazni prostor i mjeri kako Sunčev utjecaj polako popušta.