Наука и истраживање свемира: Чудновати простор изван нашег Сунчевог система

Коначно смо почели да откривамо мистериозни мрачни вакум међузвезданог свемира. У томе нам помажу две свемирске летелице, први предмети које је направио човек а који су напустили Сунчев систем.

Далеко од заштитничког загрљаја Сунца, обод нашег система делује као хладно, празно и мрачно место.

Зјапећи простор између нас и најближих звезда дуго времена сматрао се застрашујуће бескрајним ништавилом.

Све донедавно, било је то место у које је човечанство могло да завири само издалека. Астрономи су му поклањали само површну пажњу, радије усмеравајући телескопе у блиставе масе наших суседних звезда, галаксија и небула.

Али две свемирске летелице, направљене и лансиране седамдесетих, последњих неколико година шаљу нам назад прве увиде у ову необичну област коју зовемо међузвезданим свемиром.

Као први објекти које је направио човек а који су напустили Сунчев систем, они залазе на неистражену територију, милијарде километара од куће. Ниједно друго свемирско возило није стигло тако далеко.

И оне су откриле да преко граница нашег сунчевог система лежи невидљива област пуна хаотичне, ускомешане активности.

„Ако погледате различите делове електромагнетног спектра, та област свемира је веома различита од црнила које видимо очима", каже Мишел Банистер, астрономкиња са Универзитета у Кентерберију у Крајстчерчу, на Новом Зеланду, која проучава спољне ободе Сунчевог система.

„Магнетна поља се сударају, гурају и упетљавају једна у друга. Слика коју треба да замислите је као ускомешана вода испод Нијагариних водопада."

Уместо водопада, међутим, турбуленције су резултат соларних ветрова - сталне, моћне струје наелектрисаних честица или плазме, који се распршују у свим правцима од Сунца - док се сударају правећи коктел гасова, прашине и космичких зрака који се налази између звезданих система и познат је као „међузвездани медијум".

Научници су почели да стварају слику о томе од чега се састоји међузвездани медијум тек у последњем веку, углавном захваљујући посматрању уз помоћ радио и рентгенских телескопа.

Ови су показали да је он сачињен од изузетно дифузних јонизованих атома водоника, прашине, и космичких зрака помешаних са густим молекуларним облацима гаса за које се сматра да су место рођења нових звезда.

Али његова права природа изван нашег сунчевог система углавном је била непозната, највише зато што се Сунце, свих осам планета и удаљени диск познат као Којперов појас налазе у гигантском заштитном мехуру насталом од соларног ветра познатом као хелиосфера.

Док се Сунце и планете које га окружују крећу галаксијом, овај мехур представља тампон зону уз међузвездани медијум као некакав невидљиви штит, не дозвољавајући већини штетних космичких зрака и другог материјала да се пробију.

Али ово његово својство које спасава животе истовремено отежава проучавање онога што се налази са друге стране тог мехура. Изнутра је тешко утврдити чак и његову величину и облик.

„То је као да се налазите у свом дому и желите да знате како он изгледа споља. Морате да изађете напоље и добро га погледате да бисте знали", каже Елена Проворникова, постдокторска истраживачица из Лабораторије примењене физике са Универзитета Џонс Хопкинс.

„Једини начин да стекнете праву слику је да отпутујете далеко од Сунца, осврнете се и фотографишете га изван хелиосфере."

То није једноставан задатак. У поређењу са читавим Млечним путем, наш Сунчев систем изгледа мање од зрнца пиринча усред Пацифика.

А опет, спољни обод хелиосфере и даље је толико удаљен да је било потребно 40 година да Војаџер 1 и Војаџер 2 стигну до њега полазећи са Земље.

Војаџер 1, који је ишао директнијом путањом кроз Сунчев систем, прешао је у међузвездани свемир 2012. године, а Војаџер 2 му се придружио 2018. године.

Тренутно око 13, односно 11 милијарди миља од Земље, они настављају да се удаљавају, пробијајући се у свемир све даље од нашег Сунчевог система, истовремено шаљући назад још података.

Оно што су ове две времешне сонде откриле о граници између хелиосфере и међузвезданог медијума пружило нам је свеже увиде у то како је наш Сунчев систем настао и како је живот на Земљи уопште могућ.

Далеко од тога да се ради о јасној граници, пошто је сам обод нашег Сунчевог система заправо ускомешан због котрљајућих магнетних поља, звезданих ветрова који се сударају, олуја високоенергетских честица и радијације.

Величина и облик мехура хелиосфере мења се заједно са Сунчевим емисијама и како пролазимо кроз различите области међузвезданог медијума.

Кад се соларни ветар подигне или спусти, он мења спољни притисак на мехур.

Сунчева активност је 2014. године нагло скочила, пославши практично ураган соларних ветрова свуда у свемир. Удар је брзо захватио Меркур и Венеру при брзини од скоро 800 километара у секунди.

После два дана и 150 милиона километара, он је стигао и до Земље. Срећом, магнетно поље наше планете заштитило нас је од његове снажне, штетне радијације.

Налет је дан касније прошао поред Марса и наставио пут кроз појас астероида ка далеким гасовитим џиновима - Јупитеру, Сатурну, Урану и, после више од два месеца, Нептуну, који орбитира скоро 4,5 милијарди километара од Сунца.

После више од шест месеци, ветар је коначно стигао до тачке 13 милијарди километара од Сунца, познате као „излазни шок".

Ту магнетно поље Сунца, које покреће соларни ветар, постаје довољно слабо да међузвездани медијум прође поред њега.

Од излазног шока настао је налет соларног ветра који је путовао двоструко мањом брзином у односу на претходну - ураган је спао на пуку тропску олују.

Потом је крајем 2015. године престигао Војаџер 2, који је величине малог аутомобила.

Војаџерова 40 година стара радарска технологија, која се напаја плутонијумском батеријом која полако нестаје, забележила је налет плазме.

Сонда је послала податке назад ка Земљи, којима је чак и при брзини светлости требало 18 сати да стигну до нас.

Астрономи су могли да добију Војаџерове информације само захваљујући мноштву 70-метарских сателитских тањира и напредној технологији која није била ни замишљена, а камоли изумљена кад је сонда напустила Земљу 1977. године.

Налет соларног ветра стигао је до Војаџера 2 док се овај још једва налазио унутар нашег Сунчаног система.

Нешто више од годину дана касније, последњи трзаји умирућег ветра стигли су до Војаџера 1, који је прешао у међузвездани свемир 2012. године.

Различите путање којима су путовале ове две сонде значиле су да се једна налази 30 степени изнад соларног плана, а друга исто толико испод.

Налет соларног ветра стигао је до њих у различитим областима у различита времена, што је пружило корисне увиде у природу хелиопаузе.

Подаци су показали да је турбулентна граница дебела милионима километара. Она покрива милијарде квадратних километара око површине хелиосфере.

Хелиосфера је такође неочекивано велика, што указује на то да је међузвездани медијум у овом делу галаксије мање густ него што су људи мислили.

Сунце сече пут кроз међузвездани свемир као брод који се креће кроз воду, стварајући „прамчани талас" и остављајући за собом траг, вероватно са репом (или реповима) облика сличног оном код комета.

Погледајте видео о променама на Сунцу

Оба Војаџера изашла су кроз „нос" хелиосфере и тако нису пружили никакве информације о репу.

„Процена из два Војаџера јесте да је хелиопауза дебела једну астрономску јединицу (93 милиона миља, што је просечна удаљеност између Земље и Сунца)", каже Проворникова.

„То заправо није површина. То је читава област са сложеним процесима. И ми не знамо шта се тамо тачно одиграва."

Не само да соларни и међузвездани ветрови стварају турбулентну игру натезања у граничној области, већ се чини и да честице размењују наелектрисање и замајац.

Као последица тога, део међузвезданог медијума претвара се у соларни ветар, тако повећавајући спољни притисак на мехур.

И док налет соларног ветра може да пружи занимљиве податке, чини се да има изненађујуће мало утицаја на свеукупну величину и облик мехура.

Изгледа да је много битније шта се дешава изван хелиосфере него шта се дешава унутар ње. Соларни ветар може временом да се појача или ослаби а да не утиче драматично на мехур.

Али ако се мехур пресели у галактичку област са гушћим или мање густим међузвезданим ветром, онда ће се смањивати или расти.

Али многа питања и даље остају без одговора, укључујући она око тога колико је тачно типичан наш заштитни мехур од соларног ветра.

Проворникова каже да боље разумевање наше властите хелиосфере може да нам каже нешто више о томе да ли смо сами у универзуму.

„Оно што проучавамо у властитом систему откриће нам услове за настанак живота у другим звезданим системима", каже она.

Ово је углавном тако зато што држањем међузвезданог медијума на одстојању, соларни ветрови такође држе подаље од нас бомбардовање радијације и смртоносних високоенергетских честица - као што су космички зраци - из дубоког свемира.

Космички зраци су протони и атомска језгра који струје кроз свемир скоро при брзини светлости.

Они могу да настану кад звезде експлодирају, кад галаксије пропадну у црну рупу или кад се десе неки други катаклизмички космички догађаји.

Област изван нашег Сунчевог система пуна је сталне кише ових супербрзих субатомских честица, које би биле довољно јаке да изазову смртоносно тровање радијацијом на некој мање заштићеној планети.

„Војаџер је дефинитивно показао да 90 одсто ове радијације филтерише Сунце", каже Џејми Ренкин, истраживачица хелиофизике са Универзитета Принстон и прва особа која је написала докторску тезу засновану на међузвезданим подацима из Војаџера.

„Уколико не бисмо имали соларне ветрове да нас штите, не знам да ли бисмо уопште били живи."

Три додатне Насине сонде ускоро ће се придружити Војаџерима у међузвезданом свемиру, мада су две већ истрошиле енергију и престале да враћају податке.

Ове малобројне иглице у огромном граничном подручју моћи ће да пруже само сведене информације. Срећом, скупља посматрања могу да се врше ближе кући.

Насин међународни истраживач границе (Ибекс), сићушни сателит који орбитира око Земље од 2008. године, проналази честице зване „енергетски неутрални атоми" које пролазе кроз међузвездану границу.

Ибекс ствара тродимензионалне мапе интеракција које се дешавају свуда око обода хелиосфере.

„Ибекосве мапе можете да замислите као неку врсту 'Доплеровог радара' а Војаџере као метеоролошке станице на терену", каже Ренкин.

Она је користила податке из Војаџера, Ибекса и других извора како би анализирала мање налете соларног ветра, а тренутно ради на студији заснованој на много већој експлозији која је започела 2014. године.

Докази већ показују да се хелиосфера смањивала док је Војаџер 1 прелазио границу, али се поново ширила док је излазио Војаџер 2.

„То је једна прилично динамична граница", каже она.

„Прилично је фантастично да је ово откриће забележено на Ибексовим 3Д мапама, што нам је омогућило да истовремено пратимо локалне реакције оба Војаџера."

Ибекс је показао колико динамична та граница уме да буде. У првој години, он је открио гигантску траку енергетских атома како вијугају преко границе која се временом мењала, са својствима која су се појављивала и нестајала у кратком временском периоду, попут шест месеци.

Испоставља се да је та трака област на носу хелиосфере у којој се честице соларних ветрова одбијају од галактичког магнетног поља и рефлектују назад у Соларни систем.

Али прича о Војаџерима има и обрт. Иако су напустили хелиосферу, још увек су у домету многих других Сунчевих утицаја.

Сунчева светлост, на пример, била би видљива голим људским оком са других звезда.

Погледајте видео о лансирању летелице на Марс

Гравитација наше звезде сеже и преко хелиосфере, држећи у месту далеку проређену сферу од леда, прашине и свемирског отпада познату као Ортов облак.

Ортови предмети и даље орбитирају око Сунца, упркос томе што лебде далеко у међузвезданом свемиру.

Иако неке комете имају орбите које сежу све до Ортовог облака, област која је удаљена 300-1.500 милијарди километара обично се сматра сувише далеком да бисмо у њу слали сонде.

Ови удаљени предмети једва да су се променили откако је настао Сунчев систем и можда крију одговоре на све, од тога како планете настају до тога колико је вероватно да живот настане у универзуму.

И са сваким таласом нових података, појављују се нове мистерије и питања.

Проворникова каже да је могуће да постоји покривач од водоника који прекрива читаву хелиосферу или макар један њен део, а чији ефекти тек треба да се растумаче.

Уз то, чини се да хелиосфера нагиње ка међузвезданом облаку честица и прашине преосталом од древних космичких догађаја чији утицаји на границу - и нас који живимо у њеним оквирима - не могу да се предвиде.

„Могао би да промени димензије хелиосфере, или њен облик", каже Проворникова.

„Могао би да има различите температуре, магнетна поља, јонизацију и све те параметре. Веома је узбудљиво зато што је то област многих открића и ми знамо веома мало о тој интеракцији наше звезде и локалне галаксије."

Шта год да се деси, две металне канте величине аутомобила са малим параболичним тањирима - неустрашиве сонде Војаџера - биће извиђачи нашег Сунчевог система, откривајући све више о овој необичној и неистраженој територији док настављамо да се пробијамо кроз свемир.

Пратите нас на Фејсбуку и Твитеру. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]