A Naprendszer peremén járunk

Október 19-én a NASA új űrszondát indított útnak: az IBEX a Föld körüli pályáról térképezi fel a Naprendszer peremvidékét, amelyen a Voyager-1 és Voyager-2 szondák a következő években haladnak majd keresztül.

A Naprendszer határát több szempontból is ki lehet jelölni. Az egyik lehetőség, hogy azon objektumok elterjedését vizsgáljuk, amelyek 4,6 milliárd évvel ezelőtt a Nappal együtt keletkeztek. Ezek közül a Naptól legtávolabb, de még körülötte keringő égitestek fagyott üstökösmagok, amelyek jeges bolygócsírákként az óriásbolygók közötti térben keletkeztek, majd onnan gravitációs hatások révén kiszóródtak. Sokuk még a Naphoz kötődik, és a csillagunktól távoli üstökösfelhőt alkotja (Oort-felhő). Ennek a felhőnek a külső határa is tekinthető a Naprendszer határának, ahonnan alkalmanként még most is szöknek el objektumok.

Az elméleti határ, amelyen belül a Nap körül kering egy égitest, egy változó felület. Alakja szabálytalan, durva becslés alapján a Naptól 2 és 6 fényév közötti távolságban húzódik.

Így festene a Naprendszer határvidéke egy aktív, csillagszelekkel és intenzív sugárzásokkal átjárt térségben kívülről. Az alábbi felvétel az Orion-köd csillagkeletkezési zónájában mutatja a fiatal LL Ori jelű csillagot. Az égitestről kiáramló csillagszél és a környező csillagközi anyag között fellépő ütközés révén a látványos lökéshullámfront keletkezik.

Parabola alakú lökéshullámfront, ahol az LL Ori csillagszele a környező anyaggal összeütközik (NASA)

A Naprendszer határának harmadik megközelítése a bolygók közötti és a csillagok közötti térben lévő anyag eltérő jellemzőiből indul ki. Eszerint a Naprendszer határán belül a Napból kiáramló részecskék alkotta napszél anyaga dominál, míg távolabb a csillagközi térben jellemző részecskék képezik a ritka anyagot. A kettő közötti felület a heliopauza, és a Naptól 60-100 CSE távolság között húzódhat (1 CSE, azaz csillagászati egység 150 millió km).

A legtávolabbi utazók

A határ közvetlen, helyszíni vizsgálatára csak két űreszköz lesz képes a közeljövőben: a Voyager-1 és -2. Ezek a határ közelében járnak, jelenleg haladnak át a kritikus térségen. Sajnos nincsenek olyan műszerekkel felszerelve, amelyek segítségével a régiót részletesen vizsgálhatnák.

Az 1977-ben startolt Voyager-1 és -2 harminc év elteltével is üzemelnek, az utóbbi sok mérési eredményt küld haza még ma is. Az űreszköz az elmúlt években turbulensen kavargó töltött részecskékkel és erős mágneses térrel találkozott. Jelenleg járhat a napszél és a csillagközi anyag határvidékén. Néhány év, és az első emberkéz alkotta eszközként kijut a csillagközi térbe.

A feltételezések alapján a kérdéses határ nem egy éles felület, inkább egy kiterjedt térség, ahol a napszél és a csillagközi anyag keveredik. Térbeli helyzete a kettő viszonya alapján változik: amikor intenzívebben "fúj" a napszél, a Naptól távolabbra tolódik. A Voyager-1 2004. december 17-én, a Naptól 85 CSE-re haladt át azon a lökéshullámfronton, ahol a távolodó napszél lassulni kezd. Sajnos nem sokkal ezután elromlott a szonda plazmadetektora, ezért csak korlátozott információkat érkezett tőle.

A Naprendszer peremvidéke és a feléje haladó szondák közelítő térbeli helyzete (NASA)

A Voyager-2 társától mintegy 16 millió kilométerrel lemaradva, kissé eltérő irányba távolodik a Naptól. A Voyager-1-nél délebbre haladva, a Naptól 75 CSE-re érkezett hasonló térségbe. Ebben az irányban tehát a lökéshullámfront 1-2 milliárd kilométerrel közelebb húzódik a Naphoz, mint a Voyager-1 haladási irányában. Mindezeken túl a Voyager-2 a felület mozgását is megfigyelte, amely feltehetőleg a napszél váltakozó intenzitásának megfelelően időnként eltolódott. A szonda így öt alkalommal is áthaladt a határfelületen, utoljára 2007. augusztus 30-án.

A mellékelt alábbi ábra a négy legtávolabbi űrszonda mozgási irányát mutatja. A heliopauza jelzi azt a határfelületet, amelyen belül a napszél, és amelyen kívül a csillagközi anyag dominál. Ezt két lökéshullámfront övezi: kívülről az a zóna, ahol a Naprendszerhez közeledő csillagközi anyag áramlása lassulni kezd. A belső lökéshullámfront pedig azt jelzi, ahol a Naptól távolodva a napszél sebessége vált csökkenésbe. A két áramlás találkozásánál lecsökken az anyag mozgási sebessége, és valóságban heves, turbulens áramlás történik.

Forrás: NASA JPL

A fenti megfigyelések alapján a lökéshullámfronton belül erős, de a földfelszíninél így is százezerszer gyengébb mágneses tér mutatkozott. Ezt feltehetőleg turbulensen keveredő töltött részecskék hozzák létre. A térségben mozgó anyag melegebb volt, mint amit a napszélben a lassulás előtt mértek, de mégis kb. tízszer hidegebb, mint várták. Elképzelhető, hogy a térségben az energia jelentős része olyan nehezen detektálható részecskéknek adódik át, amelyeket a szonda plazmaműszere nem észlelt.

A két Voyager-szondát eredetileg ötéves élettartamra tervezték. A modellek alapján a Voyager-2 mintegy tíz év múlva távolodik el annyira a határfelületettől, hogy már kizárólag a csillagközi anyag részecskéi között fog haladni - remélhetőleg még működőképes formában.

A határvidék sok részecskét megállít, mielőtt az a Naprendszerbe hatolna. Ilyen szempontból hasznos, mivel többek között csökkenti a Naprendszerbe bejutó nagyenergiájú galaktikus kozmikus sugarak számát. A védelem hiányában veszélyesebb lenne az emberes űrutazás Föld körüli pályán is.