Gelembung pengaruh Matahari dapat berbentuk seperti croissant kempes – Sains Terkini

Para ilmuwan telah mengembangkan prediksi baru tentang bentuk gelembung yang mengelilingi tata surya kita menggunakan model yang dikembangkan dengan data dari misi NASA.

Semua planet di tata surya kita terbungkus dalam gelembung magnet, diukir di luar angkasa oleh materi Matahari yang terus mengalir keluar, angin matahari. Di luar gelembung ini adalah media antarbintang – gas terionisasi dan medan magnet yang mengisi ruang antara sistem bintang di galaksi kita. Satu pertanyaan yang coba dijawab oleh para ilmuwan selama bertahun-tahun adalah tentang bentuk gelembung ini, yang bergerak melalui ruang angkasa saat Matahari kita mengorbit pusat galaksi kita. Secara tradisional, para ilmuwan menganggap heliosfer sebagai bentuk komet, dengan ujung depan bulat, yang disebut hidung, dan ekor panjang di belakangnya.

Penelitian dipublikasikan di Astronomi Alam pada bulan Maret dan ditampilkan di sampul jurnal bulan Juli memberikan bentuk alternatif yang tidak memiliki ekor panjang ini: croissant kempes.

Bentuk heliosfer sulit diukur dari dalam. Tepi terdekat heliosfer adalah lebih dari sepuluh miliar mil dari Bumi. Hanya dua pesawat ruang angkasa Voyager yang secara langsung mengukur wilayah ini, meninggalkan kita dengan hanya dua titik data kebenaran dasar tentang bentuk heliosfer.

Dari dekat Bumi, kami mempelajari batas kami ke ruang antarbintang dengan menangkap dan mengamati partikel yang terbang menuju Bumi. Ini termasuk partikel bermuatan yang datang dari bagian jauh galaksi, yang disebut sinar kosmik galaksi, bersama dengan yang sudah ada di tata surya kita, bergerak menuju heliopause, dan dipantulkan kembali ke Bumi melalui serangkaian proses elektromagnetik yang kompleks. Ini disebut atom netral energik, dan karena mereka dibuat dengan berinteraksi dengan media antarbintang, mereka bertindak sebagai proxy yang berguna untuk memetakan tepi heliosfer. Beginilah misi Penjelajah Batas Antarbintang NASA, atau IBEX, mempelajari heliosfer, memanfaatkan partikel-partikel ini sebagai semacam radar, menelusuri batas tata surya kita ke ruang antarbintang.


Untuk memahami data kompleks ini, para ilmuwan menggunakan model komputer untuk mengubah data ini menjadi prediksi karakteristik heliosfer. Merav Opher, penulis utama penelitian baru ini, mengepalai DRIVE Science Center yang didanai NASA dan NSF di Universitas Boston yang berfokus pada tantangan tersebut.

Iterasi terbaru model Opher ini menggunakan data dari misi sains planet NASA untuk mengkarakterisasi perilaku material di luar angkasa yang mengisi gelembung heliosfer dan mendapatkan perspektif lain tentang perbatasannya. Misi Cassini NASA membawa instrumen, yang dirancang untuk mempelajari partikel yang terperangkap di medan magnet Saturnus, yang juga melakukan pengamatan terhadap partikel yang memantul kembali ke tata surya bagian dalam. Pengukuran ini mirip dengan IBEX, tetapi memberikan perspektif berbeda tentang batas heliosfer.

Selain itu, misi New Horizons NASA telah menyediakan pengukuran ion penjemputan, partikel yang terionisasi di luar angkasa dan terangkat serta bergerak bersama angin matahari. Karena asal-usulnya yang berbeda dari partikel angin matahari yang mengalir keluar dari Matahari, ion penjemputan jauh lebih panas daripada partikel angin surya lainnya – dan fakta inilah yang membuat pekerjaan Opher bergantung.

"Ada dua cairan yang bercampur. Anda memiliki satu komponen yang sangat dingin dan satu komponen yang jauh lebih panas, ion penarik," kata Opher, profesor astronomi di Universitas Boston. "Jika Anda memiliki cairan dingin dan cairan panas, dan Anda menaruhnya di luar angkasa, keduanya tidak akan bercampur – sebagian besar akan berevolusi secara terpisah. Apa yang kami lakukan adalah memisahkan kedua komponen angin matahari ini dan memodelkan bentuk 3D yang dihasilkan heliosfer. "

Mempertimbangkan komponen angin matahari secara terpisah, dikombinasikan dengan pekerjaan Opher sebelumnya yang menggunakan medan magnet matahari sebagai kekuatan dominan dalam membentuk heliosfer, menciptakan bentuk croissant yang mengempis, dengan dua jet melengkung menjauh dari bagian bola tengah heliosfer, dan terutama tidak memiliki ekor panjang diprediksi oleh banyak ilmuwan.

"Karena ion pick-up mendominasi termodinamika, semuanya sangat bulat. Tapi karena mereka meninggalkan sistem dengan sangat cepat melampaui guncangan terminasi, seluruh heliosfer mengempis," kata Opher.

Bentuk perisai kita

Bentuk heliosfer lebih dari sekadar pertanyaan keingintahuan akademis: heliosfer bertindak sebagai perisai tata surya kita terhadap seluruh galaksi.


Peristiwa energik di sistem bintang lain, seperti supernova, dapat mempercepat partikel hingga hampir mencapai kecepatan cahaya. Partikel-partikel ini meluncur ke segala arah, termasuk ke tata surya kita. Tapi heliosfer bertindak sebagai perisai: ia menyerap sekitar tiga perempat dari partikel yang sangat energik ini, yang disebut sinar kosmik galaksi, yang akan masuk ke tata surya kita.

Mereka yang berhasil melewatinya bisa mendatangkan malapetaka. Kita dilindungi di Bumi oleh medan magnet dan atmosfer planet kita, tetapi teknologi dan astronot di luar angkasa atau di dunia lain terpapar. Baik elektronik maupun sel manusia dapat rusak oleh efek sinar kosmik galaksi – dan karena sinar kosmik galaksi membawa begitu banyak energi, mereka sulit untuk diblokir dengan cara yang praktis untuk perjalanan luar angkasa. Heliosfer adalah pertahanan utama para antariksa terhadap sinar kosmik galaksi, jadi memahami bentuknya dan bagaimana hal itu memengaruhi laju sinar kosmik galaksi yang menerpa tata surya kita adalah pertimbangan utama untuk merencanakan eksplorasi ruang angkasa robot dan manusia.

Bentuk heliosfer juga merupakan bagian dari teka-teki mencari kehidupan di dunia lain. Radiasi yang merusak dari sinar kosmik galaksi dapat membuat dunia tidak bisa dihuni, takdir di tata surya kita dihindari karena perisai angkasa kita yang kuat. Saat kita mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana heliosfer kita melindungi tata surya kita – dan bagaimana perlindungan itu mungkin telah berubah sepanjang sejarah tata surya – kita dapat mencari sistem bintang lain yang mungkin memiliki perlindungan serupa. Dan bagian dari itu adalah bentuknya: Apakah komet mirip heliosfer kita berbentuk komet ekor panjang, croissant kempes, atau sesuatu yang lain sama sekali?

Apa pun bentuk heliosfer yang sebenarnya, misi NASA yang akan datang akan sangat membantu untuk mengungkap pertanyaan-pertanyaan ini: Interstellar Mapping and Acceleration Probe, atau IMAP.

IMAP, yang dijadwalkan diluncurkan pada 2024, akan memetakan partikel yang mengalir kembali ke Bumi dari batas heliosfer. IMAP akan mengembangkan teknik dan penemuan misi IBEX untuk menjelaskan sifat heliosfer, ruang antarbintang, dan bagaimana sinar kosmik galaksi masuk ke tata surya kita.

Pusat Sains DRIVE Opher bertujuan untuk membuat model heliosfer yang dapat diuji pada waktunya untuk peluncuran IMAP. Prediksi mereka tentang bentuk dan karakteristik heliosfer lainnya – dan bagaimana hal itu akan tercermin dalam partikel yang mengalir kembali dari batas – akan memberikan dasar bagi para ilmuwan untuk membandingkan dengan data IMAP.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.