Queste informazioni aiuteranno gli scienziati a saperne di più sull'eliosfera, la regione a forma di bolla, dominata dal vento solare, che circonda il Sole e i pianeti del nostro Sistema Solare, proteggendoli dalle radiazioni cosmiche.

Ci sono vari modi in cui il Sole influenza lo spazio circostante. Uno di questi è il vento solare, un flusso supersonico costante di plasma ionizzato. Soffia oltre i pianeti e la cintura di Kuiper, finendo per esaurirsi nel grande vuoto tra le stelle. Il punto in cui questo flusso rallenta fino a velocità subsoniche a causa delle interazioni con il mezzo interstellare è chiamato termination shock. Ricerche precedenti hanno dimostrato che, superato questo confine, si entra in una regione chiamata eliopausa, in cui il vento solare diventa incapace di respingere la pressione esercitata dallo spazio interstellare Entrambe le sonde Voyager hanno attraversato l'eliopausa trasmettendo dati preziosi e ora stanno, effettivamente, navigando attraverso lo spazio interstellare, fornendoci le prime misurazioni in situ. Ma gli scienziati studiano questa regione lontana anche con satelliti in orbita attorno alla Terra: l'Interstellar Boundary Explorer (IBEX), che ha iniziato le operazioni nel 2009, della NASA è uno di questi.

La nuova ricerca è stata pubblicata su Nature Astronomy.

Un momento speciale

IBEX misura atomi neutri energizzati, che si formano quando il vento solare del Sole si scontra con il vento interstellare al confine del Sistema Solare. Alcuni di questi atomi vengono catapultati più lontano nello spazio, mentre altri vengono scagliati sulla Terra. Per cui, considerata la forza del vento solare che li ha prodotti, le particelle neutre energizzate che ritornano indietro possono essere utilizzate per mappare la forma del confine, un po' come un ecoscandaglio.

Le mappe precedenti della struttura dell'eliosfera si basavano su misure su larga scala dell'evoluzione della pressione del vento solare e delle emissioni energetiche di atomi neutri, mostrando un livellamento del confine sia nello spazio che nel tempo. Ma nel 2014, in un periodo di circa sei mesi, la pressione dinamica del vento solare è aumentata di circa il 50%. Un team di scienziati guidato dall'astrofisico Eric Zirnstein dell'Università di Princeton ha utilizzato questo evento su scala più breve per ottenere un'istantanea più dettagliata della forma del termination shock e dell'eliopausa, scoprendo che possono formarsi enormi increspature, sulla scala di decine di unità astronomiche (una l'unità astronomica è la distanza media tra la Terra e il Sole).

Una visualizzazione tridimensionale del termination shock e dell'eliopausa, che mostra enormi increspature su entrambe le superfici.
Crediti: Zirnstein et al., Nat. Astron., 2022

Simulazioni e scoperte

Le simulazioni eseguite dal team hanno mostrato che quando un'onda riflessa torna indietro, si scontra con il flusso ancora in arrivo di plasma carico dietro al fronte di pressione, creando una tempesta di atomi neutri energetici che riempie l'elioguaina, che inizia dal termination shock, quando l'onda riflessa ritorna verso quest'ultimo.

Le misurazioni mostrano anche che l'eliopausa può cambiare significativamente. La Voyager 1 ha attraversato l'eliopausa nel 2012 a una distanza di 122 unità astronomiche. Nel 2016, il team ha misurato che la distanza dall'eliopausa in direzione di Voyager 1 era di circa 131 unità astronomiche; a quel tempo, la sonda si trovava a 136 unità astronomiche dal Sole, ancora nello spazio interstellare ma con un'eliosfera in espansione dietro di essa. La misurazione in direzione di Voyager 2 nel 2015, invece, è stata un po' più complicata: 103 unità astronomiche, con un margine di errore di 8 unità astronomiche su entrambi i lati. A quel tempo, Voyager 2 era a 109 unità astronomiche dal Sole, che è ancora all'interno del margine di errore. Non ha attraversato l'eliopausa fino al 2018, a una distanza di 119 unità astronomiche.

Entrambe i risultati suggeriscono che la forma dell'eliopausa cambia e in modo significativo. Ma non è del tutto chiaro il perché.

Nel 2025 una nuova sonda sarà inviata nello spazio per misurare l'emissione di atomi neutri energetici con maggiore precisione e in un intervallo di energia più ampio. Ciò, ha affermato il team, dovrebbe aiutare a rispondere ad alcune delle domande sconcertanti sulla strana, invisibile bolla "rugosa" che protegge il nostro piccolo sistema planetario dello spazio.