Első alkalommal sikerült felmérni a Nap mágneses tere és a napszél által létrehozott hatalmas buborék, a helioszféra háromdimenziós alakját. A felfedezés által többet tudhatunk meg a Naprendszer és a csillagközi tér kölcsönhatásáról.

„Fizikai modellek már évekkel ezelőtt léteztek erről a határról.” – mondta Daniel B. Reisenfeld (Los Alamos National Laboratory), a kutatás vezetője. „De ez az első alkalom, hogy képesek voltunk megmérni, és létrehozni róla egy háromdimenziós térképet.” A helioszféra határát, az úgynevezett heliopauzát már sikerült fizikailag is elérnünk: mindkét Voyager-űrszonda átlépte már a határt, és behatolt a csillagközi térbe.

A heliopauza lenyűgöző terület. A Nap folyamatosan töltött részecskék áramát bocsátja az űrbe, de ez a napszél bizonyos távolságban veszít az erejéből, és többé nem képes felülkerekedni a csillagközi tér részecskéinek áramán. Ez az a távolság, amit heliopauzának nevezünk.

A helioszféra alakja régóta vita tárgya. Vajon gömbölyű, mint egy buborék? Vagy üstököshöz hasonló a formája, és a Naprendszer hosszú csóvát húz maga után, ahogy mozog a Tejútrendszerben? Vagy inkább egy furcsa croissant-hoz hasonló?

Sajnos nem tudunk egyszerűen odamenni a határhoz, és feltérképezni. A Voyager–1 és Voyager–2 űrszonda 121, illetve 119 csillagászati egységre volt a Naptól, amikor elérte a heliopauzát, és évtizedekbe telt, mire odaértek. Ezért Reisenfeld és munkatársai a NASA IBEX (Interstellar Boundary Explorer) űrszondájának adataihoz fordultak. Az IBEX azokat a részecskéket vizsgálja, amelyek a heliopauzán belüli turbulens régióban, a mágneses hüvelyben (heliosheath) alakulnak ki.

Ezeknek a részecskéknek egy része nagy energiájú semleges atom. Ezek akkor keletkeznek, amikor a napszél részecskéi összeütköznek a csillagközi térből beáramló részecskékkel. Hogy milyen erős az általuk visszavert jel, az azon múlik, hogy a napszél milyen erős volt, amikor az ütközés történt – a földi szelekhez hasonlóan a napszél sem fúj mindig egyenlő intenzitással.

A kutatók ennek a jelnek a segítségével térképezték fel a heliopauzát, nagyjából úgy, ahogy egy denevér méri fel a környezetét hanglokációval. A jel ereje, valamint a kibocsátása és a befogása között eltelt idő alapján megállapíthatjuk a különböző tárgyak alakját és helyzetét.

„A Nap által kibocsátott napszél kimenő „jelének” ereje folyamatosan változik, egyedi időbeli mintázatot mutat.” – magyarázta Reisenfeld. „Az IBEX ugyanezt a mintázatot fogja látni a semleges atomok visszatérő jelében két–hat évvel később, a semleges atomok energiájától és az IBEX érzékelőinek irányától függően. Az időkülönbség mutatja meg a visszaverő semleges atomok távolságát egy adott irányban.”

A kutatócsoport egy teljes napciklus 2009 és 2019 között rögzített adatait felhasználta. Az így létrehozott térkép még mindig hozzávetőleges kissé, de máris érdekes dologra hívja fel a figyelmet.

Azt például már tudjuk, hogy a helioszféra alakja üstökösszerűnek látszik: van egy legalább 350 csillagászati egység hosszú csóvája. Mivel jelenleg ez az IBEX hatótávjának határa, a csóva hosszát egyelőre lehetetlen felmérni. Az is lehet, hogy rövid és zömök. A heliopauza „orráig” mért legkisebb sugárirányú távolság viszont mérhető, nagyjából 110–120 csillagászati egység, ami egybevág a Voyager-űrszondák adataival.

A nagyobb szoláris szélességeken a heliopauza 150–175 csillagászati egységig terjed. Eszerint a formája inkább gömbölyű, és nem felel meg a furcsa croissant-modellnek.

Az IBEX küldetése még nem ért véget: legalább 2025-ig tart. Akkor csatlakozik hozzá a tervek szerint az IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe) űrszonda. A kutatók remélik, hogy a két küldetés során elég adathoz jutunk a heliopauza pontos alakjának meghatározásához.

Forrás: csillagaszat.hu / sciencealert.com / iopscience.iop.org