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Diagram of the heliosphere. (NASA/IBEX/Adler Planetarium) |
Ahora tenemos un mapa tridimensional de uno de los límites del Sistema Solar.
Por primera vez, los astrónomos han podido determinar la forma de la heliosfera, el límite que marca el final de la influencia del viento solar de nuestra estrella. Este descubrimiento podría ayudarnos a comprender mejor el entorno del Sistema Solar y cómo interactúa con el espacio interestelar.
"Los modelos físicos han teorizado este límite durante años", dijo el astrónomo Dan Reisenfeld del Laboratorio Nacional de Los Alamos. "Pero esta es la primera vez que hemos podido medirlo y hacer un mapa tridimensional".
De hecho, hemos tenido encuentros con el borde de la heliosfera, un límite conocido como heliopausa. Ambas sondas Voyager, lanzadas hace más de 40 años, lo han encontrado y han viajado al espacio interestelar.
La heliopausa es un lugar fascinante. El Sol lanza constantemente una corriente de partículas cargadas, un viento supersónico de plasma ionizado, hacia el espacio. Finalmente, el viento solar pierde fuerza con la distancia, por lo que ya no es suficiente para empujar contra la presión del espacio interestelar. El punto en el que eso sucede es la heliopausa.
El espacio interestelar no tiene una gran cantidad de material, pero hay suficiente como para tener una baja densidad de átomos y un viento cósmico que sopla entre las estrellas.
La forma del límite entre los dos ha sido tema de debate. ¿Es una burbuja redondeada? ¿Una estructura en forma de cometa, con una cola que fluye detrás del Sistema Solar mientras se mueve alrededor de la Vía Láctea? ¿O algo más parecido a un croissant extraño?
No podemos simplemente acercarnos y realizar una encuesta: las Voyager 1 y 2 estaban a 121 y 119 unidades astronómicas del Sol, respectivamente, cuando se encontraron con la heliopausa, y habían tardado décadas en llegar allí.
Pero eso no significa que no podamos echar un vistazo. Reisenfeld y su equipo utilizaron datos del satélite Interestelar Boundary Explorer (IBEX) que orbita la Tierra de la NASA, un observatorio que mide las partículas arrojadas desde la heliovaina, la región exterior de la heliosfera.
Algunas de esas partículas son lo que los científicos llaman átomos neutros energéticos o ENA. Estos se generan por colisiones entre partículas del viento solar y partículas del viento interestelar, y la fuerza de su señal depende de la fuerza del viento solar en el momento de la colisión; al igual que el viento en la Tierra, el viento solar no lo hace. No siempre soplas con la misma intensidad.
Decodificar esta señal para mapear la heliopausa es un poco como la forma en que un murciélago usa el sonar para mapear su entorno físico. La fuerza de la señal y el lapso de tiempo entre el envío y la recepción pueden revelar la forma y la distancia de los obstáculos.
"La 'señal' del viento solar enviada por el Sol varía en fuerza, formando un patrón único", explicó Reisenfeld.
"IBEX verá el mismo patrón en la señal ENA de retorno, de dos a seis años después, dependiendo de la energía ENA y la dirección en la que mira IBEX a través de la heliosfera. Esta diferencia de tiempo es la forma en que encontramos la distancia a la región de la fuente ENA en una dirección particular."
El equipo utilizó datos de un ciclo solar completo, de 2009 a 2019. El mapa así generado es todavía un poco aproximado, pero ya está revelando cosas interesantes sobre la heliopausa.
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| (Los Alamos National Laboratory) |
Ahora sabemos, por ejemplo, que su forma (animada arriba) parece ser un poco cometa después de todo, con una cola de al menos 350 unidades astronómicas de largo (ese es el límite actual del alcance del IBEX), aunque la longitud de la cola es imposible de medir. Podría ser corto y rechoncho. Por otro lado, la distancia radial mínima a la 'nariz' de la heliopausa parece estar alrededor de 110 a 120 unidades astronómicas, consistente con los cruces de la Voyager.
En latitudes altas, la heliopausa se extiende de 150 a 175 unidades astronómicas. Esto muestra que la forma es más parecida a una bala, nada consistente con el extraño modelo de croissant.
La misión IBEX aún está en marcha y continuará hasta al menos 2025. La sonda de aceleración y mapeo interestelar debe comenzar en 2025, retomando donde termina IBEX.
El equipo espera que ambas misiones proporcionen más datos para ayudar a refinar la forma de la heliopausa.
Fuentes, créditos y referencias:
La investigación ha sido publicada en The Astrophysical Journal Supplement Series.