Sonda New Horizons odkrywa tajemnice wiatru słonecznego

Dane z amerykańskiej sondy New Horizons pokazały, dlaczego wiatr słoneczny stopniowo spowalnia w trakcie zbliżania się do granic Układu Słonecznego. Kluczowe są oddziaływania z materią międzygwiezdną.

Jak podaje Southwest Research Institute (SwRI), sonda New Horizons NASA znajduje się w odległości ok. 66 jednostek astronomicznych (AU) od Słońca. Jedna jednostka astronomiczna to odległość między Słońcem a Ziemią, i wynosi ona około 150 mln km.

Naukowcy, posługując się danymi z tej sondy, przeanalizowali, jak zmieniała się prędkość wiatru słonecznego w czasie, gdy podróżowała ona między odległością 21 AU i 58 AU od Słońca. Uwzględnili także prędkość wiatru w pobliżu naszej gwiazdy.

„Gdy wiatr słoneczny oddala się od Słońca z prędkością naddźwiękową, wynoszącą około 1,5 mln km na godzinę, w końcu napotyka nadlatujące cząstki neutralnego gazu międzygwiazdowego, które wnikają do heliosfery. Te neutralne atomy międzygwiazdowe ulegają jonizacji w wyniku wymiany ładunku z jonami wiatru słonecznego. To zwiększa masę wiatru, ponieważ przechwytuje on materiał międzygwiazdowy, co w efekcie go spowalnia” – opisuje dr Heather Elliott, autorka badania opisanego w magazynie „The Astrophysical Journal”.

Badacze przywołują wcześniejsze pomiary z sond New Horizons i Voyager 2, przeprowadzone w odległości między 30 a 43 AU, które wskazywały, że wiatr słoneczny był od 5 do 10 proc. wolniejszy niż w pobliżu Ziemi (odległość 1 AU od Słońca).

Teraz naukowcy misji New Horizons odkryli, że w odległości 58 jednostek astronomicznych wiatr słoneczny jest o 13 do 15 procent wolniejszy niż ten przy 1 jednostce astronomicznej. Jak tłumaczą, to stopniowe zwalnianie pokrywa się z wcześniejszymi modelami pokazującymi, jak materia międzygwiazdowa przedostaje się do heliosfery i wpływa na wiatr słoneczny. Pokazuje to również, jak wpływ Słońca maleje na dużych odległościach.

Eksperci spodziewają się jednak obserwacji dużo bardziej gwałtownego spadku prędkości słonecznego wiatru, kiedy New Horizons dotrze do tzw. do szoku końcowego heliosfery. W tym miejscu cząstki emitowane przez Słońce gwałtownie zwalniają poniżej lokalnej prędkości dźwięku w plazmie. Szok końcowy wyraźnie pokazuje, że materia międzygwiazdowa silnie wpływa na właściwości wiatru słonecznego, gdy zbliża się on do zewnętrznej granicy heliosfery.

Badacze przypominają, że w miejscu szoku końcowego, w odległości 84 jednostek astronomicznych od Słońca, Voyager 2 zmierzył 46-procentowy spadek prędkości wiatru słonecznego.

– Ostatecznie wiatr słoneczny dociera do zewnętrznych granic heliosfery, czyli sfery wpływu Słońca, w której wiatr oddziałuje na środowisko kosmiczne i wchodzi w interakcje z napływającą materią międzygwiazdową. Kształt i właściwości tych granic heliosfery kontrolują ilość galaktycznych promieni kosmicznych, które mogą przedostać się do naszego Układu Słonecznego i dotrzeć do Ziemi. Dlatego dane z sondy New Horizons, połączone z obserwacjami z innych misji, takich jak IBEX, IMAP i Voyager, pogłębią naszą wiedzę o krańcach Układu Słonecznego – podkreśla dr Elliot.

Wiedza o wietrze słonecznym ma nie tylko wartość naukową, ale jest kluczowa m.in. dla bezpieczeństwa astronautów, którzy nie są chronieni przez atmosferę. Jej znaczenie będzie jeszcze większe, kiedy ludzie zaczną latać jeszcze dalej w przestrzeń kosmiczną, np. na Marsa.

Promieniowanie – zwracają uwagę naukowcy – zwiększa ryzyko nowotworów i może uszkadzać sprzęt.

Odkrycie może także wiele powiedzieć o innych układach, a konkretnie o tym, jak zachowuje się wiatr emitowany przez inne gwiazdy.

„Badanie heliosfery przypomina rozwiązywanie kosmicznej łamigłówki. Nie tylko dowiadujemy się więcej o tym, gdzie kończy się wpływ Słońca, ale zyskujemy też głębsze zrozumienie granicy między naszym Układem Słonecznym a przestrzenią międzygwiazdową. To kluczowy krok w planowaniu przyszłych podróży międzygwiazdowych” – mówi dr Elliot.

„Sonda NASA New Horizons pozostaje jedynym statkiem kosmicznym znajdującym się w zewnętrznej heliosferze Słońca i dostarcza ważnych nowych informacji, które pozwalają rozwijać wiedzę zdobytą wcześniej przez zasłużone sondy Voyager. Badania heliosfery, takie jak to, prowadzone są praktycznie nieprzerwanie i dostarczają kluczowych nowych zestawów danych, które pomagają lepiej zrozumieć zewnętrzną heliosferę Słońca oraz obszar szoku końcowego daleko poza orbitą Plutona” – podsumowuje dr Alan Stern, wiceprezes SwRI i główny naukowiec misji New Horizons.

Marek Matacz (PAP)

mat/ zan/