Temos o primeiro mapa 3D da heliosfera do nosso Sistema Solar

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Diagrama da heliosfera. Tradução da imagem: Sol (Sun), choque de terminação (termination shock), heliopausa (heliopause) e onda de proa (bow wave). Créditos: NASA / IBEX / Planetário Adler.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Agora temos um mapa tridimensional de uma das fronteiras do Sistema Solar.

Pela primeira vez, os astrônomos foram capazes de determinar a forma da heliosfera, o limite que marca o fim da influência do vento solar de nossa estrela. Esta descoberta pode nos ajudar a entender melhor o ambiente do Sistema Solar e como ele interage com o espaço interestelar.

“Os modelos físicos teorizaram essa fronteira por anos”, disse o astrônomo Dan Reisenfeld, do Laboratório Nacional de Los Alamos. “Mas esta é a primeira vez que realmente conseguimos medi-lo e fazer um mapa tridimensional dele”.

Na verdade, tivemos encontros com a borda da heliosfera, uma fronteira conhecida como heliopausa. Ambas as sondas Voyager, lançadas há mais de 40 anos, passaram por ela e viajaram para o espaço interestelar.

A heliopausa é um lugar fascinante. O Sol está constantemente lançando uma corrente de partículas carregadas – um vento supersônico de plasma ionizado – para o espaço. Eventualmente, o vento solar perde força com a distância, de modo que não é mais suficiente para empurrar contra a pressão do espaço interestelar. O ponto em que isso acontece é a heliopausa.

O espaço interestelar não tem muito material, mas há o suficiente para que tenha uma baixa densidade de átomos e um vento cósmico soprando entre as estrelas.

A forma da fronteira entre os dois tem sido motivo de algum debate. É uma bolha arredondada? Uma estrutura em forma de cometa, com uma cauda fluindo atrás do Sistema Solar enquanto se move ao redor da galáxia da Via Láctea? Ou algo mais parecido com um estranho croissant?

Não podemos simplesmente dar uma olhada de perto para examinar – as Voyagers 1 e 2 estavam a 121 e 119 unidades astronômicas do Sol, respectivamente, quando encontraram a heliopausa e levaram décadas para chegar lá.

Mas isso não significa que não podemos dar uma olhada daqui. Reisenfeld e sua equipe usaram dados do satélite Interstellar Boundary Explorer (IBEX) da NASA, um observatório que mede partículas lançadas da heliosfera, a região mais externa da heliosfera.

Algumas dessas partículas são o que os cientistas chamam de átomos energéticos neutros, ou AENs. Eles são gerados por colisões entre partículas do vento solar e partículas do vento interestelar, e a força do seu sinal depende da força do vento solar no momento da colisão – assim como o vento na Terra, o vento solar não nem sempre sopra com a mesma intensidade.

A decodificação desse sinal para mapear a heliopausa é um pouco parecida com a maneira como um morcego usa o sonar para mapear seus arredores físicos. A força do sinal e o intervalo de tempo entre o envio e o recebimento podem revelar a forma e a distância dos obstáculos.

“O ‘sinal’ do vento solar enviado pelo Sol varia em força, formando um padrão único”, explicou Reisenfeld.

“O IBEX verá o mesmo padrão no sinal de retorno de AENs, dois a seis anos depois, dependendo da energia de AENs e da direção que o IBEX está olhando através da heliosfera. Esta diferença de tempo é como encontramos a distância até a região da fonte de AENs em um direção particular”.

A equipe utilizou dados de um ciclo solar completo, de 2009 a 2019. O mapa gerado ainda é um pouco aproximado, mas já revela coisas interessantes sobre a heliopausa.

Crédito: Laboratório Nacional de Los Alamos.

Agora sabemos, por exemplo, que a forma dela (animado acima) parece ser afinal um pouco como um cometa, com uma cauda de pelo menos 350 unidades astronômicas de comprimento (esse é o limite atual do alcance do IBEX), embora o comprimento da cauda é impossível avaliar. Pode ser curta e atarracada. Por outro lado, a distância radial mínima ao ‘nariz’ da heliopausa parece ser em torno de 110 a 120 unidades astronômicas, consistente com a distância atravessada pelas sondas Voyagers.

Em altas latitudes, a heliopausa se estende por 150 a 175 unidades astronômicas. Isso mostra que a forma é mais parecida com uma bala de revólver, nada consistente com o modelo estranho de croissant.

A missão do IBEX ainda está em andamento e continuará até pelo menos 2025. A Sonda de Mapeamento e Aceleração Interestelar deve começar em 2025, retomando de onde o IBEX parou.

A equipe espera que ambas as missões forneçam mais dados para ajudar a refinar a forma da heliopausa.

A pesquisa foi publicada na The Astrophysical Journal.