سیاره ما توسط یک حباب بزرگ از پلاسما که توسط خورشید ایجاد شده است، محافظت میشود. این حباب از ورود حجم زیادی از تابشهای یونیزان میانستارهای به منظومه شمسی جلوگیری میکند.
اما اینکه دقیقاً مرز این حباب در کجا قرار دارد، هنوز بهطور کامل مشخص نشده است. دو پژوهش جدید در تلاش هستند این مرز را دقیقتر مشخص کنند؛ در حالی که فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا با سرعت به سمت آن در حرکت است. پژوهشگران تخمین زدهاند که این فضاپیما ممکن است در هر زمانی طی یک بازه ۱۱ ساله به این مرز برسد و حتی امکان دارد چندین بار از آن عبور کند و دوباره وارد آن شود.
دکتر جاناتان گَسِر، نویسنده اصلی دو مقالهای که برای تعیین مرزهای هلیوسفر انجام شدهاند، در بیانیهای گفت:
«ما میخواهیم بدانیم فضاپیما چه زمانی به شوک پایانی خواهد رسید تا برای انجام اندازهگیریها و دریافت دادهها درباره این منطقه آماده باشیم.»
او افزود:
«بر اساس تحقیقات ما، پیشبینی میکنیم نیوهورایزنز در زودترین حالت در سال ۲۰۲۹ و در دیرترین حالت در سال ۲۰۴۰ با شوک پایانی برخورد کند. همچنین این احتمال وجود دارد که با ادامه انبساط و انقباض هلیوسفر، فضاپیما بیش از یک بار از این مرز عبور کند.»
این بازه زمانی شاید بسیار گسترده به نظر برسد، اما دلیل منطقی برای آن وجود دارد؛ زیرا مرز این حباب که «هلیوسفر» نام دارد، ثابت نیست و دائماً تغییر میکند.
هلیوسفر توسط بادهای خورشیدی تشکیل میشود؛ جریانهایی از ذرات که خورشید آنها را به سمت فضا پرتاب میکند.
این بادها که از ذرات باردار شامل الکترونها، پروتونها و ذرات آلفا تشکیل شدهاند، با سرعت بسیار زیادی در حدود ۱.۶ میلیون کیلومتر بر ساعت (یک میلیون مایل بر ساعت) حرکت میکنند و هر چیزی را که در مسیرشان قرار بگیرد تحت تأثیر قرار میدهند. همین بادهای خورشیدی هستند که باعث ایجاد شفقهای قطبی زیبا و همچنین از بین رفتن بخشی از جو مریخ شدهاند.
اما زمانی که این بادها به لبه هلیوسفر نزدیک میشوند، شروع به کاهش سرعت میکنند. شاید در نگاه اول طبیعی به نظر برسد که هرچه این ذرات از خورشید دورتر شوند، سرعتشان کمتر شود، اما یک پژوهش سوم نشان میدهد که ماجرا به این سادگی نیست.
این تحقیق نشان داده است که تنها فاصله از خورشید عامل کاهش سرعت بادهای خورشیدی نیست، بلکه جریان مواد یونیزهای که از جهت مخالف وارد میشوند نیز نقش مهمی دارد. این ذرات که از خارج منظومه شمسی میآیند، به هلیوسفر برخورد کرده و منحرف میشوند و در این فرآیند باعث کاهش سرعت باد خورشیدی میشوند.
علاوه بر این، فعالیت خود خورشید نیز میتواند بر این محاسبات تأثیر بگذارد. برای مثال، در دورههای فعالیت شدید خورشیدی، بادهای خورشیدی با بار الکتریکی بیشتر منتشر میشوند و مرز هلیوسفر را به سمت بیرون میرانند؛ در حالی که در زمان آرامتر شدن خورشید، این مرز دوباره به سمت داخل کشیده میشود.
این موضوع اهمیت زیادی دارد، زیرا باعث ایجاد پدیدهای به نام «شوک پایانی» (Termination Shock) میشود. این نقطه در هلیوسفر جایی است که سرعت بادهای خورشیدی به کمتر از سرعت صوت کاهش پیدا میکند.
تا امروز، تنها دو فضاپیما از شوک پایانی عبور کرده و وارد فضای میانستارهای شدهاند: وویجر ۱ و وویجر ۲. زمانی که وویجر ۲ به این مرز رسید، کاهش شدید ۴۶ درصدی در سرعت باد خورشیدی را ثبت کرد.
پس از انجام پرواز تاریخی خود از کنار پلوتو و کمربند کویپر، فضاپیمای نیوهورایزنز اکنون با سرعت به مسیر خود ادامه میدهد. این فضاپیما در حال حاضر حدود ۶۶ واحد نجومی (AU) از خورشید فاصله دارد. هر واحد نجومی برابر با فاصله زمین تا خورشید، یعنی تقریباً ۱۴۹ میلیون کیلومتر (۹۳ میلیون مایل) است.
دکتر هدر الیوت از مؤسسه تحقیقات جنوبغربی در بیانیهای گفت:
«مطالعه هلیوسفر مانند حل کردن یک معمای کیهانی است. ما نهتنها بیشتر درباره جایی که تأثیر خورشید پایان مییابد یاد میگیریم، بلکه درک عمیقتری از مرز میان منظومه شمسی و فضای میانستارهای به دست میآوریم؛ موضوعی که گامی مهم برای برنامهریزی سفرهای میانستارهای آینده محسوب میشود.»
دو مقاله نخست که به بررسی مرزهای هلیوسفر پرداختهاند در نشریات The Astrophysical Journal و Advances in Space Research منتشر شدهاند. مقاله سوم که درباره سرعت بادهای خورشیدی است نیز در The Astrophysical Journal منتشر شده است.
