Apenas as duas espaçonaves Voyager estiveram lá, e levou mais de 30 anos de viagens supersônicas. Encontra-se bem depois da órbita de Plutão, através do cinturão de Kuiper rochoso, e por quatro vezes essa distância. Este reino, marcado apenas por um limite magnético invisível, é onde termina o espaço dominado pelo Sol:os alcances mais próximos do espaço interestelar.

Nesta terra de ninguém estelar, partículas e luz emitida pelos 100 bilhões de estrelas de nossa galáxia se chocam com os vestígios antigos do big bang. Esta mistura, as coisas entre as estrelas, é conhecido como meio interestelar. Seu conteúdo registra o passado distante de nosso sistema solar e pode prever pistas de seu futuro.

As medições da espaçonave New Horizons da NASA estão revisando nossas estimativas de uma propriedade-chave do meio interestelar:sua espessura. Resultados publicados hoje no Astrophysical Journal compartilhar novas observações de que o meio interestelar local contém aproximadamente 40% mais átomos de hidrogênio do que alguns estudos anteriores sugeriram. Os resultados unificam uma série de medições díspares e lançam uma nova luz sobre nossa vizinhança no espaço.

Penetrando em neblina interestelar

Assim como a Terra se move em torno do Sol, então todo o nosso sistema solar dispara pela Via Láctea, em velocidades superiores a 50, 000 milhas por hora. À medida que cruzamos uma névoa de partículas interestelares, estamos protegidos pela bolha magnética em torno de nosso Sol, conhecida como heliosfera. Muitos gases interestelares fluem em torno desta bolha, mas nem todos.

Nossa heliosfera repele partículas carregadas, que são guiados por campos magnéticos. Mas mais da metade dos gases interestelares locais são neutros, o que significa que eles têm um número equilibrado de prótons e elétrons. À medida que avançamos neles, os neutros interestelares se infiltram, adicionando volume ao vento solar.

"É como se você estivesse correndo por uma névoa pesada, pegando água, "disse Eric Christian, físico espacial do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, MD. "Enquanto você corre, você está deixando suas roupas encharcadas e isso está te atrasando. "

Logo depois que esses átomos interestelares derivam para nossa heliosfera, eles são eletrocutados pela luz do sol e atingidos por partículas do vento solar. Muitos perdem seus elétrons no tumulto, tornando-se "íons de captação" carregados positivamente. Esta nova população de partículas, embora mudado, carreguem consigo segredos do nevoeiro além.

"Não temos observações diretas de átomos interestelares da New Horizons, mas podemos observar esses íons de captação, "disse Pawel Swaczyna, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Princeton e principal autor do estudo. "Eles são despojados de um elétron, mas sabemos que eles vieram a nós como átomos neutros de fora da heliosfera. "

A nave espacial New Horizons da NASA, lançado em janeiro de 2006, é o mais adequado para medi-los. Agora, cinco anos depois de seu encontro com Plutão, onde capturou as primeiras imagens de perto do planeta anão, hoje ele se aventura pelo cinturão de Kuiper, na extremidade de nosso sistema solar, onde os íons de captação são os mais frescos. O Vento Solar da espaçonave ao redor de Plutão, ou instrumento SWAP, pode detectar esses íons de captação, distinguindo-os do vento solar normal por sua energia muito mais elevada.

A quantidade de íons que a New Horizons detecta revela a espessura da névoa pela qual estamos passando. Assim como um corredor fica mais úmido correndo em meio a uma névoa mais densa, quanto mais íons de captação a New Horizons observa, quanto mais densa a névoa interestelar deve estar do lado de fora.

Medidas divergentes

Swaczyna usou as medições de SWAP para derivar a densidade do hidrogênio neutro no choque de terminação, onde o vento solar se choca contra o meio interestelar e diminui abruptamente. Depois de meses de verificações e testes cuidadosos, o número que encontraram foi de 0,127 partículas por centímetro cúbico, ou cerca de 120 átomos de hidrogênio em um espaço do tamanho de um litro de leite.

Este resultado confirmou um estudo de 2001 que usou a Voyager 2 - cerca de 4 bilhões de milhas de distância - para medir o quanto o vento solar diminuiu no momento em que chegou à espaçonave. A desaceleração, em grande parte devido às partículas intermediárias interestelares intervenientes, sugeriu uma densidade de hidrogênio interestelar correspondente, cerca de 120 átomos de hidrogênio em um espaço do tamanho de um quarto.

Mas estudos mais recentes convergiram em torno de um número diferente. Cientistas usando dados da missão Ulysses da NASA, de uma distância ligeiramente mais próxima do Sol do que de Júpiter, mediu íons de captação e estimou uma densidade de cerca de 85 átomos de hidrogênio em um quarto do espaço. Alguns anos depois, um estudo diferente combinando dados de Ulysses e Voyager encontrou um resultado semelhante.

"Você sabe, se você descobrir que algo diferente do trabalho anterior, a tendência natural é começar a procurar seus erros, "disse Swaczyna.

Mas depois de um pouco de escavação, o novo número começou a parecer o certo. As medições do New Horizons se encaixam melhor com observações baseadas em estrelas distantes. As medidas de Ulisses, por outro lado, tinha uma deficiência:eles foram feitos muito mais perto do Sol, onde os íons de captação são mais raros e as medições mais incertas.

"As observações de captação de íons da heliosfera interna passam por bilhões de quilômetros de filtragem, "Christian disse." Estando a maior parte do caminho, onde fica a New Horizons, faz uma grande diferença. "

Quanto aos resultados combinados de Ulisses / Voyager, Swaczyna percebeu que um dos números do cálculo estava desatualizado, 35% menor do que o valor de consenso atual. O recálculo com o valor atualmente aceito deu a eles uma correspondência aproximada com as medições da New Horizons e o estudo de 2001.

"Esta confirmação do nosso velho, resultado quase esquecido vem como uma surpresa, "disse Arik Posner, autor do estudo de 2001 na sede da NASA em Washington, D.C. "Pensamos que nossa metodologia bastante simples para medir a desaceleração do vento solar havia sido superada por estudos mais sofisticados realizados desde então, mas não é assim. "

Uma nova configuração do terreno

Ir de 85 átomos em um litro de leite para 120 pode não parecer muito. No entanto, em uma ciência baseada em modelos como a heliofísica, um ajuste em um número afeta todos os outros.

A nova estimativa pode ajudar a explicar um dos maiores mistérios da heliofísica dos últimos anos. Não muito depois que o Interstellar Boundary Explorer da NASA ou a missão IBEX retornou seu primeiro conjunto de dados completo, os cientistas notaram uma faixa estranha de partículas energéticas vindo da borda dianteira de nossa heliosfera. Eles o chamaram de "fita IBEX".

"A faixa do IBEX foi uma grande surpresa - esta estrutura na borda do nosso sistema solar com um bilhão de milhas de largura, 10 bilhões de milhas de comprimento, que ninguém sabia que estava lá, "Disse Christian." Mas, mesmo enquanto desenvolvíamos os modelos de por que ele estava lá, todos os modelos estavam mostrando que não deveria ser tão brilhante quanto é. "

"A densidade interestelar 40% maior observada neste estudo é absolutamente crítica", disse David McComas, professor de ciências astrofísicas da Universidade de Princeton, investigador principal da missão IBEX da NASA e co-autor do estudo. "Isso não apenas mostra que nosso Sol está embutido em uma parte muito mais densa do espaço interestelar, também pode explicar um erro significativo em nossos resultados de simulação em comparação com as observações reais do IBEX. "

Acima de tudo, no entanto, o resultado dá uma imagem melhorada de nosso bairro estelar local.

"É a primeira vez que temos instrumentos observando íons captadores tão distantes, e nossa imagem do meio interestelar local está combinando com as de outras observações astronômicas, "disse Swaczyna." É um bom sinal.