لبه منظومه خورشیدی چه شکلی است؟

به گزارش گروه وب‌گردی خبرگزاری صدا و سیما، زمین ششمین سیاره از لبه منظومه خورشیدی است، به این معنی که ما فاصله نزدیکی با این مرز سرد و غیر قابل سکونت نداریم؛ اما در طول سال‌ها فضاپیما‌های مختلفی به آن‌جا فرستاده‌ایم. بنابر این، آیا ایده‌ای داریم که لبه منظومه خورشیدی چگونه است؟

پاسخ مثبت است، اما هنوز در حال بررسی است. یکی از آخرین تحولات، نقشه سه بعدی لبه منظومه شمسی است که درست کردن آن ۱۳ سال به طول انجامید و راز‌های دیگری را درباره این مرز اسرارآمیز برای ما آشکار کرد، مانند هلیوسفر بیرونی دن رایزنفلد (Dan Reisenfeld) محقق علوم فضایی و سرپرست تیم تحقیقات روی نقشه سه بعدی، می‌گوید:

«هلیوسفر بیرونی ناحیه‌ای از فضا را مشخص می‌کند که در آن تابش میان ستاره‌ای که در فضای خالی فراتر از منظومه شمسی نفوذ می‌کند، باد خورشیدی با جریان ذرات باردار ساطع شده از خورشید را منحرف می‌کند و به عقب می‌کشاند. به عبارت دیگر، باد خورشیدی و ذرات میان ستاره‌ای به هم می‌رسند و در نقاط دورتر منظومه شمسی مرز ایجاد می‌کنند.»

زمینی‌ها نخستین‌بار در سال ۱۳۹۱ لبه بیرونی منظومه شمسی را مشاهده کردند؛ هنگامی که فضاپیمای وویجر ۱ که در سال ۱۳۵۶ پرتاب شده بود، به فضای میان ستاره‌ای رسید.

وویجر ۲ عقب نماند و این کار را در سال ۱۳۹۷ تکرار کرد. طبق گفته آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، وویجر ۱ و ۲ هنگام خروج از منظومه شمسی از خروج ناگهانی ذرات خورشیدی و افزایش قابل توجه تابش کهکشانی خبر دادند.

نقشه سه بعدی جدید چیز‌های بیشتری در مورد هلیوسفر نشان می‌دهد. لایه داخلی جایی که خورشید و سیارات آن قرار دارند تقریبا کروی است و تصور می‌شود که تقریبا ۹۰ واحد نجومی (AU) در همه جهان گسترش یافته است. (یک AU فاصله متوسط بین زمین و خورشید، حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر است.) لابه بیرونی کمتر متقارن است.

در یک جهت که در آن خورشید همواره در فضای روبروی خود به جلو می‌رود و با تشعشعات کیهانی روبرو می‌شود - گستردگی هلیوسفر بیرونی حدود ۱۱۰ AU است، اما در جهت مخالف، بسیار طولانی‌تر است. این اندازه طبق تحقیقات حداقل ۳۵۰ AU است.

این تقارن نداشتن ناشی از حرکت خورشید در میان راه شیری است، زیرا با تابش کهکشانی در مقابل خود اصطکاک داشته و فضایی را به دنبال آن پاک می‌کند.

رایزنفلد در مصاحبه‌ای به Live Science گفت: «پلاسمای زیادی در فضای میان ستاره‌ای وجود دارد و هلیوسفر داخلی که کاملا گرد است، مانعی در جریان پلاسما است که از کنار آن عبور می‌کند. این تاثیر همانند جریان آبی است که از اطراف یک سنگ عبور می‌کند.»

به گفته ناسا، اندازه گیری‌ها برای نقشه سه بعدی با استفاده از Interstellar Boundary Explorer IBEX که در سال ۱۳۸۷ راه اندازی شد، جمع آوری شده است. رایزنفلد توضیح داد: بسیاری از خفاش‌ها با انتشار پالس صدا و استفاده از تاخیر زمانی اکو برای تشخیص فاصله تا طعمه، حشراتی مانند پشه‌ها را شکار می‌کنند.

IBEX نیز به همین شیوه ذرات باد خورشیدی را که از لبه‌های منظومه شمسی برگشت خورده است، تشخیص می‌دهد و به رایزنفلد و همکارانش این امکان را می‌دهد تا با اندازه گیری مدت زمان سفر رفت و برگشت آنها، فاصله‌های مورد نظر را تعیین کنند.

خورشید یک پالس ارسال می‌کند و سپس ما منتظر یک سیگنال بازگشتی از هلیوسفر بیرونی می‌مانیم و از این تاخیر زمانی برای تعیین مکان هلیوسفر بیرونی استفاده می‌کنیم.

با گردش خورشید در لبه بیرونی راه شیری، باد خورشیدی تابش کیهانی را دور نگه می‌دارد و یک حباب محافظ ایجاد می‌کند. این برای ما خوب است، زیرا این تابش میتواند به فضاپیما‌ها آسیب برساند و همچنین خطری برای سلامتی فضانوردان ایجاد کند.

با این حال، ممکن است این مرز‌ها در دراز مدت به این شکل باقی نمانند. رایزنفلد خاطرنشان کرد که بین قدرت باد خورشیدی و تعداد نقاط روی خورشید همبستگی وجود دارد. لکه خورشیدی یک ناحیه نسبتا تیره است که به طور موقت در سطح خورشید در نتیجه اختلالات مغناطیسی شدید در داخل آن، ظاهر می‌شود.

از سال ۱۰۲۴ تا ۱۰۹۴، در دوره‌ای که برای ناظران خورشید به عنوان "کمینه ماندر" شناخته می‌شود، لکه‌های خورشیدی بسیار کمی وجود داشت؛ بنابراین ممکن است فقط باد‌های خورشیدی ضعیف وجود داشته باشد.

رایزنفلد می‌گوید: «لکه‌های خورشیدی تقریبا برای یک قرن ناپدید شدند و اگر این اتفاق بیفتد، شکل هلیوسفر می‌تواند به طور قابل توجهی تغییر کند. ما تغییراتی را که در فعالیت‌های خورشیدی رخ می‌دهد، مشاهده می‌کنیم. ممکن است کمینه ماندر دیگری در هر زمان اتفاق بیافتد. دور از انتظار نیست که نگران این باشیم که اثر محافظتی هلیوسفر می‌تواند در طول زمان تغییر کند.»

ناسا جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره هلیوسفر اعلام کرده است که اگر در این مأموریت همه چیز طبق برنامه پیش برود، IMAP جزییات بیشتری درباره تعامل بین باد‌های خورشیدی و تابش کیهانی در لبه منظومه خورشیدی، فاش می‌کند.