Nosso canto do universo, o sistema solar, está situado dentro da galáxia da Via Láctea, lar de mais de 100 bilhões de estrelas. O sistema solar está envolto em uma bolha chamada heliosfera, que nos separa da vasta galáxia além - e parte de sua radiação espacial severa.

Estamos protegidos dessa radiação pela heliosfera, que é criado por outra fonte de radiação:o sol. O sol constantemente expele partículas carregadas, chamado de vento solar, de sua superfície. O vento solar atinge cerca de quatro vezes a distância de Netuno, carregando consigo o campo magnético do sol.

"Os campos magnéticos tendem a empurrar uns contra os outros, mas não misture, "disse Eric Christian, um importante cientista pesquisador da heliosfera no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Dentro da bolha da heliosfera estão praticamente todas as partículas e campos magnéticos do Sol. Do lado de fora estão aqueles da galáxia."

Para entender a heliosfera, comece separando a palavra, sugere David McComas, professor de ciências astrofísicas na Universidade de Princeton, em Nova Jersey. "Heliosfera" é a combinação de duas palavras:"Helios, "a palavra grega para o sol, e "esfera, "uma ampla região de influência (embora, para ser claro, os cientistas não têm certeza da forma exata da heliosfera).

A heliosfera foi descoberta no final dos anos 1950, e muitas perguntas sobre isso permanecem. Enquanto os cientistas estudam a heliosfera, eles aprendem mais sobre como isso reduz a exposição de astronautas e naves espaciais à radiação e, de forma mais geral, como as estrelas podem influenciar seus planetas próximos.

Um balão no espaço

Alguma radiação nos cerca todos os dias. Quando tomamos sol, estamos nos aquecendo com a radiação do sol. Usamos radiação para aquecer as sobras do micro-ondas de nossa cozinha e contamos com ela para obter imagens médicas.

Radiação espacial, Contudo, é mais semelhante à radiação liberada por elementos radioativos como o urânio. A radiação espacial que chega até nós de outras estrelas é chamada de radiação cósmica galáctica (GCR). Áreas ativas na galáxia, como supernovas, buracos negros, e estrelas de nêutrons - podem retirar os elétrons dos átomos e acelerar os núcleos até quase a velocidade da luz, produzindo GCR.

Na terra, temos três camadas de proteção contra a radiação espacial. A primeira é a heliosfera, o que ajuda a impedir que o GCR alcance os planetas principais do sistema solar. Adicionalmente, O campo magnético da Terra produz um escudo chamado magnetosfera, que mantém o GCR longe da Terra e de satélites de órbita baixa como a Estação Espacial Internacional. Finalmente, os gases da atmosfera terrestre absorvem radiação.

Quando os astronautas vão para a lua ou para Marte, eles não terão a mesma proteção que temos na Terra. Eles só terão a proteção da heliosfera, que flutua em tamanho ao longo do ciclo solar de 11 anos.

Em cada ciclo solar, o sol passa por períodos de intensa atividade e ventos solares poderosos, e períodos mais calmos. Como um balão, quando o vento se acalma, a heliosfera desinfla. Quando pegar, a heliosfera se expande.

"O efeito que a heliosfera tem sobre os raios cósmicos permite missões de exploração humana com maior duração. De certa forma, permite que os humanos cheguem a Marte, "disse Arik Posner, um heliofísico na sede da NASA em Washington, D.C. "O desafio para nós é entender melhor a interação dos raios cósmicos com a heliosfera e seus limites."

Anatomia da heliosfera

Há algum debate sobre a forma precisa da heliosfera. Contudo, os cientistas concordam que ele tem várias camadas. Vejamos as camadas de dentro para fora:

• Choque final:todos os planetas principais do nosso sistema solar estão localizados na camada mais interna da heliosfera. Aqui, o vento solar emana do sol em velocidade total, cerca de um milhão de milhas por hora, por bilhões de milhas, não afetado pela pressão da galáxia. O limite externo dessa camada central é chamado de choque de terminação.
• Heliosheath:Além do choque de terminação está a heliosheath. Aqui, o vento solar se move mais lentamente e se desvia ao enfrentar a pressão externa do meio interestelar.
• Heliopausa:A heliopausa marca o agudo, limite final do plasma entre o sol e o resto da galáxia. Aqui, os campos magnéticos dos ventos solar e interestelar empurram um contra o outro, e as pressões internas e externas estão em equilíbrio.
• Heliosheath exterior:a região logo após a heliopausa, que ainda é influenciada pela presença da heliosfera, é chamada de heliosheath exterior.

Como estudamos os limites externos da heliosfera

Muitas missões da NASA estudam o sol e as partes mais internas da heliosfera. Mas apenas dois objetos feitos pelo homem cruzaram a fronteira do sistema solar e entraram no espaço interestelar.

Em 1977, A NASA lançou a Voyager 1 e a Voyager 2. Cada espaçonave está equipada com ferramentas para medir os campos magnéticos e as partículas pelas quais está passando diretamente. Depois de passar pelos planetas exteriores em uma grande turnê, eles saíram da heliopausa em 2012 e 2018, respectivamente, e atualmente estão na heliopausa externa. Eles descobriram que os raios cósmicos são cerca de três vezes mais intensos fora da heliopausa do que no interior da heliosfera.

Contudo, a imagem que as Voyagers pintam está incompleta.

"Tentando descobrir toda a heliosfera a partir de dois pontos, Voyager 1 e 2, é como tentar determinar o tempo em todo o Oceano Pacífico usando duas estações meteorológicas, "Disse Christian.

As Voyagers trabalham com o Interstellar Boundary Explorer (IBEX) para estudar a heliosfera. IBEX pesa 176 libras, satélite do tamanho de uma mala lançado pela NASA em 2008. Desde então, IBEX orbitou a Terra, equipado com telescópios que observam os limites externos da heliosfera. IBEX captura e analisa uma classe de partícula chamada átomos neutros energéticos, ou ENAs, que cruzam seu caminho. As ENAs se formam onde o meio interestelar e o vento solar se encontram. Alguns ENAs voltam em direção ao centro do sistema solar - e ao IBEX.

"Cada vez que você coleta um desses ENAs, você sabe de que direção veio, "disse McComas, Investigador principal do IBEX. "Ao coletar muitos desses átomos individuais, você é capaz de fazer esta imagem de dentro para fora de nossa heliosfera. "

Em 2025, A NASA vai lançar o Mapeamento Interestelar e Sonda de Aceleração (IMAP). As câmeras ENA IMAP têm resolução mais alta e são mais sensíveis do que as câmeras IBEX.

Mistérios abundam

Em 2009, O IBEX retornou uma descoberta tão chocante que os pesquisadores inicialmente se perguntaram se o instrumento não estaria funcionando corretamente. Essa descoberta ficou conhecida como IBEX Ribbon - uma faixa no céu onde as emissões de ENA são duas ou três vezes mais brilhantes do que o resto do céu.

"The Ribbon foi totalmente inesperado e não antecipado por nenhuma teoria antes de voarmos a missão, "Disse McComas. Ainda não está totalmente claro o que causa isso, mas é um exemplo claro dos mistérios da heliosfera que ainda precisam ser descobertos.

“Nosso sol é uma estrela como bilhões de outras estrelas no universo. Algumas dessas estrelas também têm astrosferas, como a heliosfera, mas esta é a única astrosfera na qual estamos realmente dentro e podemos estudar de perto, "disse Justyna Sokol, um cientista pesquisador do Southwest Research Institute em San Antonio, Texas. "Precisamos começar em nossa vizinhança para aprender muito mais sobre o resto do universo."