مرز منظومه شمسی با فضای میان ستاره ای برای نخستین بار ترسیم شد - مجله پیوند

نقشه برداری از مرز هورسپهر (هلیوسفر) که برای نخستین بار انجام می گردد، به دانشمندان برای درک بهتر چگونگی برهم کنش بادهای خورشیدی و میان ستاره ای یاری می نماید.

دنیل ریزنفلد (Daniel Reisenfeld) دانشمند آزمایشگاه ملی لاس آلموس (Los Alamos National Laboratory) آمریکا به عنوان نویسنده اصلی مقاله مرتبط که 10 ژوئن (20 خرداد) در نشریه استروفیزیکال ژورنال (Astrophysical Journal) منتشر شده، گفت: مدل های فیزیکی سال هاست که نظریه هایی درباره این مرز مطرح نموده اند اما این نخستین بار است که ما توانستیم آن را اندازه گیری و نقشه سه بعدی از آن تهیه کنیم.

هورسپهر حبابی است که منظومه شمسی را دربر گرفته و توسط باد خورشیدی ایجاد می گردد. جریانی از پروتون ها، الکترون ها و ذرات آلفا که از خورشید به فضای میان ستاره ای گسترش می یابند و زمین را در برابر تابش زیان بار فضای میان ستاره ای محافظت می نمایند.

ریزنفلد و تیمی از دانشمندان برای تهیه نقشه این منطقه، از داده های ماهواره کاوشگر مرز میان ستاره ای (Interstellar Boundary Explorer) ناسا که در مدار زمین قرار گرفته است استفاده کردند. این فضاپیما ذراتی از پوش خورشیدی (Heliosheath) را به عنوان یک لایه مرزی بین منظومه شمسی و فضای میان ستاره ای، شناسایی می نماید.

این تیم پژوهشی در نهایت توانست نقشه لبه این منطقه را که منطقه توقف خورشیدی (Heliopause) نامیده می گردد شناسایی کند. در این منطقه باد خورشیدی که به سمت فضای میان ستاره ای بیرون می رود، با باد میان ستاره ای که به سمت خورشید جریان دارد، برخورد می نماید.

برای انجام این اندازه گیری، دانشمندان روشی مشابه شیوه استفاده خفاش ها از سونار (فاصله یاب صوتی) را به کار بردند. ریزنفلد گفت: همان طور که خفاش ها از هر جهت پالس های سونار می فرستند و از سیگنال بازگشت برای ایجاد یک نقشه ذهنی از محیط اطراف خود استفاده می نمایند، ما از باد خورشیدی که در تمام جهت ها به بیرون جریان دارد، برای ایجاد نقشه هلیوسفر استفاده کردیم.

ماهواره IBEX این کار را با اندازه گیری اتم های انرژی خنثی (ENA) انجام داد که در نتیجه برخورد ذرات باد خورشیدی با ذرات باد میان ستاره ای حاصل می شوند. شدت سیگنال به شدت وزش باد خورشیدی که به پوش خورشیدی (هلیوشیت) برخورد می نماید، بستگی دارد. وقتی موجی به پوش برخورد کند، شمار ENA بالا می رود و IBEX می تواند آن ها را تشخیص دهد.

ریزنفلد شرح داد: قدرت سیگنال باد خورشیدی متفاوت است و الگوی منحصربه فردی را تشکیل می دهد. بسته به انرژی ENA، ماهواره IBEX دو تا شش سال بعد دوباره همان الگو را هنگام بازگشت ENA می بیند و ما با درنظر دریافت این اختلاف زمانی می توانیم فاصله تا منبع ENA را در یک جهت خاص پیدا کنیم.

دانشمندان با استفاده از داده های جمع آوری شده در یک چرخه کامل خورشیدی از سال 2009 تا 2019، این روش را برای ساختن نقشه سه بعدی مرز منظومه شمسی با فضای میان ستاره ای اعمال کردند.

دلیل مدت زمان طولانی بازگشت سیگنال به IBEX فاصله های بسیار زیاد است. فاصله در منظومه شمسی با واحد نجومی (AU) اندازه گیری می گردد و هر 1 واحد نجومی برابر با فاصله متوسط میان زمین و خورشید یا حدود 150 هزار کیلومتر است.

با درنظر داشتن اینکه مدار سیاره نپتون در حدود 60 واحد نجومی از خورشید فاصله دارد، نقشه تهیه شده توسط ریزنفلد و همکارانش نشان می دهد که حداقل فاصله از خورشید تا هلیوپاز حدود 120 واحد نجومی در جهت برخورد به باد میان ستاره ای است و در جهات مخالف تا 350 واحد نجومی هم گسترش می یابد که فاصله حد روش فاصله یابی صوتی است.

عکس کاور: طرحی از هلیوسفر منظومه شمسی

Credit: NASA/IBEX/Adler Planetarium

منبع: SciTechDaily