Lejos, mucho más allá de las órbitas de los planetas se encuentran los contornos borrosos de la burbuja magnética en el espacio que llamamos hogar.
Esta es la heliosfera, la gran burbuja que se genera por el campo magnético del Sol y envuelve a todos los planetas. Los bordes de esta burbuja cósmica no son fijos. En respuesta a los jadeos y suspiros del Sol, se encogen y se extienden a lo largo de los años.
Ahora, por primera vez, los científicos han utilizado un ciclo solar completo de datos de la nave espacial IBEX de la NASA para estudiar cómo cambia la heliosfera con el tiempo. Los ciclos solares duran aproximadamente 11 años, a medida que el Sol cambia de estaciones de actividad alta a baja,y de nuevo a lo alto. Con el largo historial de IBEX, los científicos estaban ansiosos por examinar cómo se desarrollan los cambios de humor del Sol en el borde de la heliosfera. Los resultados muestran que la heliosfera exterior cambia con gran detalle, dibuja hábilmente la forma de la heliosfera una cuestión dedebate en los últimos años e insinuar los procesos detrás de una de sus características más desconcertantes. Estos hallazgos, junto con un conjunto de datos recientemente ajustado, se publican en Los suplementos del diario astrofísico el 10 de junio de 2020.
IBEX, abreviatura de Interstellar Boundary Explorer, ha estado observando el límite al espacio interestelar durante más de 11 años, mostrándonos dónde encaja nuestro vecindario cósmico con el resto de la galaxia.
"Es una misión muy pequeña", dijo David McComas, el investigador principal de la misión en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. IBEX es tan grande como un neumático de autobús ". Ha sido enormemente exitoso, durando mucho más de lo que nadie había previsto".Tenemos la suerte de tener un ciclo solar completo de observaciones ".
mapeo del borde del sistema solar, una partícula a la vez
La heliosfera se llena con el viento solar, el flujo constante de partículas cargadas del Sol. El viento solar se precipita en todas las direcciones, un millón de millas por hora, hasta que choca contra el medio interestelar, vientos de otras estrellas que se llenanel espacio entre ellos
A medida que el Sol atraviesa el medio interestelar, genera una ola caliente y densa muy parecida a la ola en la parte delantera de un barco que cruza el mar. Nuestro vecindario cósmico se llama Fluff local, por la nube de gases supercalientes que florecea nuestro alrededor. Donde el viento solar y el Fluff local se unen forma el borde de la heliosfera, llamada heliopausa. Justo dentro de eso se encuentra una región turbulenta llamada heliosheath.
Las partículas llamadas átomos neutros energéticos, o ENAs, que se forman en esta región distante del espacio son el foco de las encuestas de IBEX. Se crean cuando partículas calientes y cargadas como las del viento solar chocan con neutros fríos como los que fluyendesde el espacio interestelar. Las partículas de viento solar pueden atrapar electrones de átomos interestelares pesados, volviéndose neutros.
El viaje de estas partículas comienza mucho antes de que IBEX las detecte. Más allá de los planetas, más allá del cinturón de asteroides y el Cinturón de Kuiper, hasta el borde de la heliosfera, toma alrededor de un año para que una ráfaga de viento solar corra 100 vecesdistancia entre el Sol y la Tierra. En el camino, el viento solar recoge átomos ionizados de gases interestelares que se han retorcido a la heliosfera. El viento solar que llega al borde no es el mismo viento que dejó el Sol un año antes.
Las partículas del viento solar podrían pasar otros seis meses deambulando por el caos de la cubierta de heliosfera, el abismo entre los dos límites exteriores de la heliosfera. Inevitablemente, algunas colisionan con gases interestelares y se convierten en neutros energéticos. Las partículas neutrales tardan cerca de otro año en regresar.viaje, atravesando el espacio desde el borde de la heliosfera para llegar a IBEX, si las partículas se dirigían exactamente en la dirección correcta. De todas las partículas neutras formadas, solo unas pocas llegan a IBEX. Todo el viaje dura dosa tres años para las partículas de mayor energía en el rango de observación de IBEX, y aún más en energías más bajas o regiones más distantes.
IBEX aprovecha el hecho de que los átomos neutros como estos no son desviados por el campo magnético del Sol: partículas neutras frescas unidas lejos de colisiones en casi una línea recta.
IBEX examina los cielos en busca de partículas, observando su dirección y energía. La nave espacial solo detecta aproximadamente uno por segundo. El resultado es un mapa del límite interestelar, creado a partir del mismo principio que un murciélago utiliza para ecolocar su camino a través delnoche: controle una señal entrante para aprender más sobre los alrededores. Al estudiar de dónde provienen los neutrales y cuándo, IBEX puede rastrear los límites remotos de nuestra heliosfera.
"Somos muy afortunados de observar esto desde el interior de la heliosfera", dijo Justyna Sokol, científica visitante del equipo de Princeton. "Estos son procesos que ocurren a distancias muy pequeñas. Cuando observas otras estrellas que están muy lejos", se observan distancias de años luz, desde fuera de sus astrosferas ". Incluso la distancia entre el Sol y la nariz de la heliosfera es pequeña en comparación con muchos, muchos años luz.
Utilizando los datos de más de 11 años de IBEX, McComas y su equipo pudieron estudiar los cambios que evolucionan con el tiempo y son clave para comprender nuestro lugar en el espacio.
El viento solar es constante, pero el viento no es constante. Cuando el viento sopla, la heliosfera se infla como un globo, y las partículas neutrales surgen en las franjas exteriores. Cuando el viento se calma, el globo se contrae; las partículas neutrales disminuyen.El consiguiente balanceo de partículas neutras, informaron los científicos, se hizo eco constantemente de dos a tres años después de los cambios en el viento, lo que refleja su viaje hacia el borde de este globo y de regreso.
"Se necesitan tantos años para que estos efectos lleguen al borde de la heliosfera", dijo Jamey Szalay, otro investigador de Princeton en el equipo. "Para que tengamos esta cantidad de datos del IBEX, finalmente nos permite hacer estoscorrelaciones de término "
Dando forma a la heliosfera
De 2009 a 2014, el viento soplaba bastante bajo y constante, una brisa suave. La heliosfera se contrajo. Luego se produjo una sorpresa en el viento solar, como si el Sol lanzara un gran suspiro. A finales de 2014, la nave espacial de la NASA orbitando la Tierradetectó el aumento de la presión del viento solar en aproximadamente un 50% desde entonces se ha mantenido alta durante varios años.
Dos años más tarde, el ondulante viento solar provocó una ráfaga de partículas neutras en la vaina de la heliosfera. Otros dos años más tarde, llenaron la mayor parte de la nariz de la heliosfera. Finalmente, se alzaron sobre los polos norte y sur de la heliosfera.
Estos cambios no fueron simétricos. Cada protuberancia observada trazó las peculiaridades de la forma de la heliosfera. Los científicos se sorprendieron de lo claramente que vieron la marea del viento solar empujando la heliopausa.
"El tiempo y las partículas neutrales realmente nos han pintado las distancias en forma de heliosfera", dijo McComas.
IBEX aún no ha observado los efectos de este golpe cósmico desde el extremo posterior de la heliosfera, la heliotail. Eso significa que el extremo de la cola está mucho más lejos del Sol que el frente; esas partículas están en un viaje mucho más largo.Tal vez la marejada eólica solar todavía se precipita hacia la cola, o tal vez las partículas neutras ya están regresando. En los próximos años, el equipo de IBEX estará atento a las señales de su regreso de la cola
"La naturaleza organizó este experimento perfecto para que comprendamos mejor este límite", dijo Szalay. "Tenemos que ver qué sucede cuando esta gran cosa, el impulso del viento solar, cambia".
En general, esto pinta una imagen de la heliosfera con forma de cometa. La forma de la heliosfera ha sido un tema de debate en los últimos años. Algunos han argumentado que nuestra burbuja en el espacio es esférica como un globo; otros lo sugirieronestá más cerca de un croissant. Pero en este estudio, dijo McComas, los datos del IBEX muestran claramente que la respuesta de la heliosfera al impulso del viento solar fue asimétrica, por lo que la heliosfera también debe ser asimétrica. El Sol está situado cerca del frente, yel Sol se precipita por el espacio, el heliotail se arrastra mucho más atrás, algo así como la cola rayada de un cometa.
Abordar el mayor rompecabezas de IBEX
Los muchos años de datos de IBEX también han acercado a los científicos a una explicación de una de las características más desconcertantes de la heliosfera, conocida como la cinta IBEX. La cinta sigue siendo uno de los mayores descubrimientos de IBEX. Anunciado en 2009, se refiere a una vasta diagonalfranja de neutros energéticos, pintados en la parte frontal de la heliosfera. Es mucho desconcertar a los científicos: ¿por qué una parte del límite debería ser tan diferente del resto?
Con el tiempo, IBEX ha indicado que lo que forma la cinta es muy diferente de lo que forma el resto del cielo interestelar. Está formado por la dirección del campo magnético interestelar. Pero, ¿cómo se producen las partículas de cinta? Ahora, informan los científicosque es muy probable que un proceso secundario sea responsable, causando que el viaje de cierto grupo de partículas energéticas neutras se duplique aproximadamente.
Después de convertirse en neutrales energéticos, en lugar de rebotar hacia el IBEX, este grupo de partículas se raya en la dirección opuesta, a través de la heliopausa y hacia el espacio interestelar. Allí, probarían la Fluff local, navegando hasta que algunosinevitablemente choca con el paso de partículas cargadas, perdiendo un electrón una vez más y quedando atado al campo magnético circundante.
Pasan otros dos años más o menos, y las partículas cargadas pueden chocar una vez más con sus pares más lentos, robando electrones como lo han hecho antes. Después de esta breve migración más allá de la heliosfera, los neutros energéticos nacidos dos veces podrían eventualmente volver a entrar,volviendo a toda prisa a casa.
Los datos extendidos de IBEX ayudaron a los científicos a conectar la cinta con el largo recorrido interestelar de las partículas. Las partículas que forman la cinta han viajado unos dos años más que el resto de las partículas neutras observadas. Cuando se trataba del pico del viento solar, la cinta tomóotros dos años después de que el resto de la heliosfera incluso comience a responder.
Superando con creces su misión inicial de dos años, pronto se unirá a IBEX otra misión de la NASA, IMAP, abreviatura de Interstellar Mapping and Acceleration Probe, para la cual McComas también sirve como investigador principal. La misión está programada para lanzarse tarde.2024.
"IMAP presenta una oportunidad perfecta para estudiar, con gran resolución y sensibilidad, lo que IBEX ha comenzado a mostrarnos, para que realmente obtengamos una comprensión detallada de la física", dijo McComas.
Video: http://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=ZY8D71NW1wM&feature=emb_logo
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Original escrito por Lina Tran. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :