Ilustração que descreve as camadas da heliosfera. Crédito:NASA / IBEX / Adler Planetarium
Lá fora, na fronteira do nosso sistema solar, a pressão é alta. Esta pressão, o plasma de força, campos magnéticos e partículas como íons, raios cósmicos e elétrons se exercem uns sobre os outros quando fluem e colidem, foi recentemente medido por cientistas em sua totalidade pela primeira vez - e foi considerado maior do que o esperado.
Usando observações de raios cósmicos galácticos - um tipo de partícula altamente energética - dos cientistas da espaçonave Voyager da NASA calcularam a pressão total das partículas na região externa do sistema solar, conhecido como heliosheath. A quase 9 bilhões de milhas de distância, esta região é difícil de estudar. Mas o posicionamento único da espaçonave Voyager e o momento oportuno de um evento solar tornaram possíveis as medições da heliosfera. E os resultados estão ajudando os cientistas a entender como o Sol interage com seus arredores.
“Ao somar as peças conhecidas de estudos anteriores, descobrimos que nosso novo valor ainda é maior do que o que foi medido até agora, "disse Jamie Rankin, autor principal do novo estudo e astrônomo da Universidade de Princeton, em Nova Jersey. "Diz que há algumas outras partes da pressão que não estão sendo consideradas agora que podem contribuir."
Na Terra, temos pressão do ar, criado por moléculas de ar atraídas pela gravidade. No espaço, também há uma pressão criada por partículas como íons e elétrons. Essas partículas, aquecido e acelerado pelo Sol, cria um balão gigante conhecido como heliosfera que se estende milhões de quilômetros além de Plutão. O limite desta região, onde a influência do Sol é superada pelas pressões de partículas de outras estrelas e do espaço interestelar, é onde termina a influência magnética do Sol. (Sua influência gravitacional se estende muito mais longe, então o próprio sistema solar se estende mais longe, também.)
Para medir a pressão na bainha helicoidal, os cientistas usaram a espaçonave Voyager, que têm viajado constantemente para fora do sistema solar desde 1977. No momento das observações, A Voyager 1 já estava fora da heliosfera no espaço interestelar, enquanto a Voyager 2 ainda permaneceu na heliosheath.
"Houve um momento realmente único para este evento porque o vimos logo depois que a Voyager 1 cruzou para o espaço interestelar local, "Rankin disse." E embora este seja o primeiro evento que a Voyager viu, há mais dados que podemos continuar a examinar para ver como as coisas na heliosheath e no espaço interestelar estão mudando ao longo do tempo. "
A nave espacial Voyager, um na heliosheath e o outro um pouco além no espaço interestelar, tomou medidas como um solar, mesmo conhecido como uma região de interação global mesclada, passada por cada espaçonave com quatro meses de intervalo. Essas medições permitiram aos cientistas calcular a pressão total na heliosheath, bem como a velocidade do som na região. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith
Os cientistas usaram um evento conhecido como região de interação global mesclada, que é causado pela atividade no sol. O Sol se inflama periodicamente e libera enormes explosões de partículas, como em ejeções de massa coronal. À medida que uma série desses eventos viaja para o espaço, eles podem se fundir em uma frente gigante, criando uma onda de plasma empurrada por campos magnéticos.
Quando uma dessas ondas atingiu a heliosheath em 2012, foi localizado pela Voyager 2. A onda fez com que o número de raios cósmicos galácticos diminuísse temporariamente. Quatro meses depois, os cientistas viram uma diminuição semelhante nas observações da Voyager 1, do outro lado da fronteira do sistema solar no espaço interestelar.
Conhecer a distância entre as espaçonaves permitiu-lhes calcular a pressão na bainha helicoidal, bem como a velocidade do som. Na heliosheath, o som viaja a cerca de 300 quilômetros por segundo - mil vezes mais rápido do que pelo ar.
Os cientistas notaram que a mudança nos raios cósmicos galácticos não era exatamente idêntica em ambas as espaçonaves. Na Voyager 2 dentro da heliosheath, o número de raios cósmicos diminuiu em todas as direções ao redor da espaçonave. Mas na Voyager 1, fora do sistema solar, apenas os raios cósmicos galácticos que viajavam perpendicularmente ao campo magnético na região diminuíram. Essa assimetria sugere que algo acontece quando a onda transmite através da fronteira do sistema solar.
"Tentar entender por que a mudança nos raios cósmicos é diferente dentro e fora da heliosheath permanece uma questão em aberto, "Rankin disse.
Estudar a pressão e as velocidades do som nesta região nos limites do sistema solar pode ajudar os cientistas a entender como o Sol influencia o espaço interestelar. Isso não apenas nos informa sobre nosso próprio sistema solar, mas também sobre a dinâmica em torno de outras estrelas e sistemas planetários.
