La bolla di spazio che racchiude il Sistema Solare ogni tanto si contrae e si dilata.
I dati provenienti da un veicolo spaziale in orbita attorno alla Terra hanno rivelato strutture increspate nell’area dello shock di terminazione e nell’eliopausa: regioni mutevoli dello spazio che segnano uno dei confini tra lo spazio all’interno del Sistema Solare e ciò che c’è al di fuori: lo spazio interstellare.
I risultati mostrano che è possibile ottenere un quadro dettagliato del confine del Sistema Solare e di come cambia nel tempo. Queste informazioni aiuteranno gli scienziati a comprendere meglio una regione dello spazio nota come eliosfera, l’area dove si spegne l’effetto del vento solare, che si spinge oltre il sistema solare e protegge i pianeti e le lune dalle radiazioni cosmiche.
Ci sono vari modi in cui il Sole influenza lo spazio circostante. Uno di questi è il vento solare, un flusso supersonico costante di plasma ionizzato. Soffia oltre i pianeti e la cintura di Kuiper, finendo per esaurirsi nel grande vuoto tra le stelle.
Il punto in cui questo flusso scende al di sotto della velocità alla quale le onde sonore possono viaggiare attraverso il mezzo interstallare diffuso è chiamato shock di terminazione, e il punto in cui non è più abbastanza forte per respingere la leggerissima pressione dello spazio interstellare è l’eliopausa.
Entrambe le sonde Voyager hanno attraversato l’eliopausa e stanno, effettivamente, ora navigando attraverso lo spazio interstellare, fornendoci le prime misurazioni in situ di questo confine mutevole. Ma c’è un altro strumento nell’orbita terrestre che ha aiutato gli scienziati a mappare l’eliopausa da quando ha iniziato le operazioni nel 2009: l’Interstellar Boundary Explorer ( IBEX ) della NASA.
IBEX misura atomi neutri energizzati, che vengono creati quando il vento solare si scontra con il vento interstellare al confine del Sistema Solare. Alcuni di questi atomi vengono respinti nello spazio interstellare, mentre altri vengono scagliati all’interno del sistema solare. Una volta presa in considerazione la forza del vento solare che li ha prodotti, le particelle neutre energizzate che vengono verso di noi possono essere utilizzate per mappare la forma del confine, un po’ come l’ecolocalizzazione.
Le mappe precedenti della struttura dell’eliosfera si basavano su misure su larga scala dell’evoluzione della pressione del vento solare e delle emissioni energetiche di atomi neutri, che hanno portato a un livellamento del confine sia nello spazio che nel tempo. Ma nel 2014, in un periodo di circa sei mesi, la pressione dinamica del vento solare è aumentata di circa il 50%.
Un team di scienziati guidato dall’astrofisico Eric Zirnstein dell’Università di Princeton ha utilizzato questo evento su scala più breve per ottenere un’istantanea più dettagliata della forma dello shock di terminazione e dell’eliopausa e ha trovato enormi increspature, su una scala di decine di unità astronomiche (una l’unità astronomica è la distanza media tra la Terra e il Sole).
Hanno anche eseguito modelli e simulazioni per determinare in che modo questo vento ad alta pressione ha interagito con il confine del Sistema Solare. Hanno scoperto che il fronte di pressione ha raggiunto lo shock di terminazione nel 2015, inviando un’onda di pressione attraverso la regione tra lo shock di terminazione e l’eliopausa nota come elioguaina interna.
Quando questa onda di pressione raggiunge l’eliopausa, un’onda riflessa torna indietro, scontrandosi con il flusso ancora in arrivo di plasma carico dietro il fronte di pressione, creando una tempesta di atomi neutri energetici che riempie l’elioguaina interna quando l’onda riflessa ritorna allo shock di terminazione.
Le misurazioni del team mostrano anche uno spostamento piuttosto significativo nella distanza dall’eliopausa. La Voyager 1 ha attraversato l’eliopausa nel 2012 a una distanza di 122 unità astronomiche. Nel 2016, il team ha misurato che la distanza dall’eliopausa in direzione di Voyager 1 era di circa 131 unità astronomiche; a quel tempo, la sonda si trovava a 136 unità astronomiche dal Sole, ancora nello spazio interstellare, ma con un’eliosfera in espansione dietro di essa.
La misurazione del team fino all’eliopausa in direzione di Voyager 2 nel 2015 è un po’ più complicata: 103 unità astronomiche, con un margine di errore di 8 unità astronomiche su entrambi i lati. A quel tempo, Voyager 2 era a 109 unità astronomiche dal Sole, che è ancora all’interno del margine di errore. Non ha attraversato l’eliopausa fino al 2018, a una distanza di 119 unità astronomiche.
Entrambe le misurazioni suggeriscono che la forma dell’eliopausa cambia, e non in modo insignificante. Non è del tutto chiaro il perché.
Tuttavia, nel 2025 una nuova sonda sarà inviata nello spazio per misurare l’emissione di atomi neutri energetici con maggiore precisione e in un intervallo di energia più ampio. Ciò, ha affermato il team, dovrebbe aiutare a rispondere ad alcune delle domande sconcertanti sulla strana, invisibile bolla “rugosa” che protegge il nostro piccolo sistema planetario dalla stranezza dello spazio.
La ricerca è stata pubblicata su Nature Astronomy.
