دادههای کاسینی، دیدگاه ما دربارهی شکلگیری منظومهی شمسی را تغییر داد
دادههای جدید نشان میدهد که هلیوسفر، حباب مرتبط با تأثیرات مغناطیسی خورشید که اطراف منظومهی شمسی را احاطه کرده است، احتمالاً متراکمتر و گردتر از چیزی است که تا کنون تصور میشد. تصویر سمت چپ، مدلی متراکم از هلیوسفر را بر اساس دادههای جدید نشان میدهد، در صورتی که تصویر سمت راست مدل دیگری را نشان میدهد که در آن هلیوسفر، دارای دم انتهایی است. مهمترین تفاوت بین این مدلها این است که در مدل جدید، هلیوسفر دم انتهایی را مانند دنبالهدارها ندارد. این قسمت انتهایی در مدل قدیمی به رنگ آبی روشن، نمایش داده شده است.
خورشید جریانی از مواد مغناطیسی خورشیدی را بهطور ثابت از خود متصاعد میکند که به آن بادهای خورشیدی میگویند. این بادها درون منظومهی شمسی را کاملاً فرا گرفته و تا مدار نپتون میرسند. این بادهای خورشیدی تولید حبابی میکنند که تا حدود ۲۳ میلیارد مایل، عرض دارد و هلیوسفر نامیده میشود. منظومهی شمسی ما که شامل هلیوسفر نیز میشود، از درون فضای بین سیارهای حرکت میکند. تصویر متداول هلیوسفر دارای ساختاری مانند دنبالهدارها است و از یکطرف گرد است و دارای دنبالهای گسترده است، ولی دادههای جدید که چرخهی ۱۱ سالهی فعالیتهای خورشیدی را پوشش میدهد، نشان میدهد که شاید اطلاعات گذشته دارای نقصان بودهاند؛ هلیوسفر از هر دو طرف گرد است و بهطور کل شکلی کره مانند دارد. مقالهی دربردارندهی این نتایج در مجلهی Nature Astronomy به چاپ رسیده است.
«کوستاس دیالیناس»، دانشمند نجوم از آکادمی آتن در یونان و سرپرست نویسندگان مقاله میگوید: «به جای طویل بودن و شکل دنبالهدار مانند هلیوسفر، میتوان گفت که شکل حباب مانند هلیوسفر، بهخاطر میدان مغناطیسی قوی بین سیارهای، باید گفت که این میدان قویتر از چیزی است که تا کنون انتظار داشتیم، در ترکیب با بالا بودن نسبت بین فشار ذرات و فشار مغناطیسی، درون غلاف خورشیدی است.
ابزار نصب شده بر روی فضاپیمای کاسینی که بهمدت ده سال برای کاوش زحل استفاده میشد، پیش از اتمام ماموریتش، شواهد حیاتی جدیدی دربارهی شکل انتهای هلیوسفر که دم خورشیدی نامیده میشود، به دانشمندان ارائه داده بود. وقتی که ذرات باردار از درون منظومهی شمسی به مرزهای هلیوسفر میرسند، برخی اوقات با اتمهای گازهای خنثی فضای بین سیارهای تبادل یونی انجام میدهند و در حین عبور از این لایهی مرزی وسیع، الکترون از دست داده و یا الکترون جذب میکنند. برخی از این ذرات، مانند اتمهای پرسرعت خنثی بهسمت درون منظومهی شمسی برگردانده میشوند که کاسینی میتوانست آنها را اندازهگیری کند.
«تام کرمیگیس»، متخصص ابزار دقیق از ناسا و سرپرست بخش ابزار دقیق مأموریت کاسینی، ساکن در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز در مریلند، بهعنوان نویسندهی این مقاله میگوید: «ابزار کاسینی برای عکسبرداری از یونهای گیر افتاده در حلقههای مغناطیسی زحل، طراحی شده بود. ما هرگز فکر نمیکردیم که میتوانیم عکسهای کنونی را از مرزهای هلیوسفر داشته باشیم.»
از آنجا که سرعت حرکت این ذرات در مقایسه با سرعت نور کم است، حرکت آنها از خورشید تا مرزهای هلیوسفر و برعکس، سالها طول میکشد. بنابراین وقتی تعداد ذرات رسیده از خورشید تغییر میکند، معمولاً در نتیجهی چرخهی فعالیت ۱۱ ساله، سالها طول میکشد تا توسط اتمهای خنثی به درون منظومهی شمسی برگردانده شوند.
اندازهگیری دادههای کاسینی، از این اتمهای خنثی چیزهای غیرقابل انتظاری را نشان داده است، ذرات رسیده از انتهای هلیوسفر تقریباً دارای همان سرعتی هستند که ذرات رسیده از قسمت جلویی دارند که نشاندهندهی تغییراتی در چرخهی خورشیدی است. کریمیگیس میگوید: «اگر قسمت انتهایی هلیوسفر مانند دنبالهدار کش آمده باشد، انتظار داریم که الگوی چرخهی خورشیدی در اندازهگیریهای اتمهای خنثی بسیار دیرتر خود را نشان دهد.»
از آنجا که الگوهای فعالیتهای خورشیدی به همان سرعتی که در ذرات انتهایی مشاهده میشود، در ذرات ابتدایی نیز مشاهده میشود، مشخص میشود که فاصلهی انتهای هلیوسفر از ما به همان اندازهی فاصلهی ابتدای آن از ما است. این نشان میدهد که انتهای طویل و دنبالهدار مانندی که تا کنون دانشمندان به آن اعتقاد داشتند، ممکن است اصلاً وجود نداشته باشد و به جای آن احتمالاً هلیوسفر دارای شکلی دایرهای و متقارن است.
هلیوسفر کرهای میتواند ناشی از ترکیبی از فاکتورها باشد. دادههای رسیده از «وویاگر۱» نشان میدهد که میدان مغناطیسی بین سیارهای در ورای هلیوسفر از چیزی که دانشمندان تا کنون فکر میکردند، قویتر است؛ بدین معنی که این میدان میتواند با بادهای خورشیدی در لبههای هلیوسفر واکنش نشان دهد و باعث شود که انتهای هلیوسفر متراکمتر شود. ساختار هلیوسفر نقش بزرگی در نحوهی رسیدن ذرات از فضای بین سیارهای که به آن پرتوهای کیهانی میگویند، به درون منظومهی شمسی، جایی که زمین و دیگر سیارهها قرار دارند، ایفا میکند.
«آریک پوسنر»، دانشمند برنامههای وویاگر و IBEX در ستاد مرکزی ناسا در واشنگتن و همکار مطالعهی حاضر، میگوید: «دادههای رسیده از وویاگر۱ و ۲، کاسینی و IBEX شواهد خوبی برای جامعهی دانشمندان در جهت مطالعهی مناطق دوردست بادهای خورشیدی بهدست میدهد. همچنانکه ما به جمعآوری اطلاعات از لبههای هلیوسفر ادامه میدهیم، این اطلاعات به ما کمک میکند تا مرزهای سیارهای را بهتر درک کنیم و بتوانیم زمین را در برابر پرتوهای کیهانی محافظت کنیم.»
