La presión es alta en el borde del sistema solar

Una ilustración que representa las capas de la heliosfera. Créditos: NASA / IBEX / Adler Planetarium.

En el límite de nuestro sistema solar, la presión es alta. Esta presión, la fuerza del plasma, los campos magnéticos y las partículas como los iones, los rayos cósmicos y los electrones se ejercen entre sí cuando fluyen y chocan, fue recientemente medida por los científicos en su totalidad por primera vez, y descubriéndose que era mayor de lo esperado. 

Utilizando observaciones de rayos cósmicos galácticos, un tipo de partícula altamente energética, de la nave espacial Voyager de la NASA, los científicos calcularon la presión total de las partículas en la región exterior del sistema solar, conocida como heliofunda. A casi 9 mil millones de millas de distancia, esta región es difícil de estudiar. Pero el posicionamiento único de la nave espacial Voyager y el momento oportuno de un evento solar hicieron posibles las mediciones de la heliofunda. Y los resultados están ayudando a los científicos a comprender cómo interactúa el Sol con su entorno. 

"Al sumar las piezas conocidas de estudios anteriores, descubrimos que nuestro nuevo valor es aún mayor de lo que se ha medido hasta ahora", dijo Jamie Rankin, autor principal del nuevo estudio y astrónomo de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. "Dice que hay otras partes de la presión que no se están considerando en este momento que podrían contribuir". 

En la Tierra tenemos presión de aire, creada por moléculas de aire arrastradas por la gravedad. En el espacio también hay una presión creada por partículas como iones y electrones. Estas partículas, calentadas y aceleradas por el Sol, crean un globo gigante conocido como heliosfera que se extiende a millones de millas más allá de Plutón. El borde de esta región, donde la influencia del Sol es superada por las presiones de las partículas de otras estrellas y el espacio interestelar, es donde termina la influencia magnética del Sol. (Su influencia gravitacional se extiende mucho más, por lo que el sistema solar también se extiende más allá). 

Para medir la presión en la heliofunda, los científicos utilizaron la nave espacial Voyager, que ha estado viajando constantemente fuera del sistema solar desde 1977. En el momento de las observaciones, la Voyager 1 ya estaba fuera de la heliosfera en el espacio interestelar, mientras que Voyager 2 todavía permaneció en la heliofunda. 

La nave espacial Voyager, una en la vaina heliótica y la otra más allá en el espacio interestelar, tomó medidas como un solar, incluso conocido como una región de interacción global fusionada, que cada nave espacial separaba con cuatro meses de diferencia. Estas mediciones permitieron a los científicos calcular la presión total en la vaina heliótica, así como la velocidad del sonido en la región. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith.

"Hubo un momento realmente único para este evento porque lo vimos justo después de que la Voyager 1 cruzara el espacio interestelar local", dijo Rankin. "Y si bien este es el primer evento que vio Voyager, hay más en los datos que podemos seguir observando para ver cómo cambian las cosas en la heliofunda y en el espacio interestelar con el tiempo". 

Los científicos utilizaron un evento conocido como una región de interacción global fusionada, que es causada por la actividad en el Sol. El Sol se enciende periódicamente y libera enormes explosiones de partículas, como en las eyecciones de masa coronal. A medida que una serie de estos eventos viajan al espacio, pueden fusionarse en un frente gigante, creando una ola de plasma empujada por campos magnéticos. 

Cuando una de esas ondas llegó a la heliofundae en 2012, fue detectada por la Voyager 2. La onda causó que el número de rayos cósmicos galácticos disminuyera temporalmente. Cuatro meses después, los científicos vieron una disminución similar en las observaciones de la Voyager 1, justo al otro lado del límite del sistema solar en el espacio interestelar. 

Conocer la distancia entre las naves espaciales les permitió calcular la presión en la heliofunda, así como la velocidad del sonido. En la heliofunda, el sonido viaja a unos 300 kilómetros por segundo, mil veces más rápido de lo que se mueve por el aire. 

Los científicos notaron que el cambio en los rayos cósmicos galácticos no era exactamente idéntico en ambas naves espaciales. En la Voyager 2 dentro de la heliofunda, la cantidad de rayos cósmicos disminuyó en todas las direcciones alrededor de la nave espacial. Pero en la Voyager 1, fuera del sistema solar, solo disminuyeron los rayos cósmicos galácticos que viajaban perpendiculares al campo magnético en la región. Esta asimetría sugiere que algo sucede cuando la onda se transmite a través de los límites del sistema solar. 

"Tratar de entender por qué el cambio en los rayos cósmicos es diferente dentro y fuera de la heliofundas sigue siendo una pregunta abierta", dijo Rankin. 

Estudiar la presión y la velocidad del sonido en esta región en el límite del sistema solar puede ayudar a los científicos a comprender cómo el Sol influye en el espacio interestelar. Esto no solo nos informa sobre nuestro propio sistema solar, sino también sobre la dinámica alrededor de otras estrellas y sistemas planetarios. 

Fuente: NASA/Goddard Space Flight Center,