¿Cuál es la forma del sistema solar? Croissant esférico, con forma de cometa, ¿cuál es el correcto?
Para describir la forma del sistema solar, primero debemos saber dónde están los límites del sistema solar. Si se define según el rango gravitacional del sol, entonces es obvio que el sistema solar es una estructura esférica, porque la fuerza gravitacional es la misma en todas las direcciones.
Sin embargo, los científicos también tienen una regla para definir los límites del sistema solar, que es el límite de la heliosfera y la cima de la heliosfera. Es muy difícil describir este límite.
Sabemos que mientras el sol emite luz y calor, también libera al universo una gran cantidad de partículas de alta energía. Se trata del llamado viento solar. La potencia del viento solar es inversamente proporcional a la distancia. Si está demasiado lejos del sol, se convertirá en el fin de la fuerza.
En el espacio cósmico fuera del sistema solar, también hay una gran cantidad de radiación procedente del universo. A cierta distancia del sol, el viento solar y la radiación cósmica alcanzarán el equilibrio. Esto es la heliopausa, su interior es la heliosfera del sistema solar y el espacio exterior se llama espacio interestelar.
Hasta ahora, sólo dos sondas humanas han atravesado la heliopausa: las sondas Voyager 1 y 2 de la NASA. Les llevó décadas confirmar oficialmente que habían entrado en el espacio interestelar cuando estaban a 121 y 119 unidades astronómicas del sol respectivamente.
Si se utiliza la heliopausa como límite del sistema solar, entonces la forma del sistema solar es difícil de determinar. Después de todo, sólo estos dos detectores han medido las ubicaciones de los dos puntos en este límite, y todo el límite es tan grande que es imposible determinar la forma basándose únicamente en estos dos puntos.
Según el pensamiento normal, el viento solar es el mismo en todas direcciones. Si este es el caso, entonces la forma del sistema solar debería seguir siendo esférica. Además, según los resultados de la investigación de las dos sondas Voyager, el radio de la heliopausa es de unas 120 unidades astronómicas (unos 18 mil millones de kilómetros) y el espesor es de unas 0,5 unidades astronómicas.
Este no es el caso. Hay radiación cósmica en todas partes de la Vía Láctea y nuestro sistema solar es como viajar a través de un océano lleno de radiación. Si este es el caso, entonces la parte frontal del sistema solar quedará aplanada por la presión de la radiación cósmica, y la parte trasera se alargará sin presión, por lo que todo el sistema solar es como las huellas dejadas por un torpedo que viaja en el mar. o como un cometa. La misma forma. La mayoría de las imágenes que vemos hasta ahora de la forma de la heliosfera se basan básicamente en esta teoría.
Esta teoría parece bastante fiable, pero algunas personas todavía plantean dudas. Merav Opher, profesora de astronomía en la Universidad de Boston, obtuvo resultados diferentes después de realizar observaciones utilizando datos obtenidos por el Interstellar Boundary Explorer (IBEX) de la NASA. IBEX es un satélite astronómico que puede observar la heliosfera desde la órbita terrestre. Opher utilizó el análisis de datos del IBEX y descubrió que la heliosfera del sistema solar tiene aproximadamente la forma de un croissant, que es la siguiente:
Entonces, ¿qué forma es real?
Recientemente, el astrónomo Dan Reisenfeld del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Estados Unidos utilizó datos del satélite IBEX para realizar un nuevo análisis de la forma de la heliosfera y dibujar un nuevo mapa tridimensional del sistema solar. .
El satélite IBEX puede detectar partículas llamadas átomos neutros energéticos, que pueden ayudar a los científicos a comprender el viento solar. Los llamados átomos neutros de alta energía se forman por la colisión de partículas del viento solar y partículas de la radiación cósmica. La intensidad de la radiación solar varía, por lo que la energía del viento solar también fluctuará, lo que afectará la intensidad de la señal de los átomos neutros de alta energía.
Los investigadores señalan que la intensidad de la señal y la diferencia horaria entre la transmisión y la recepción pueden ayudarnos a mapear la forma y la distancia de los obstáculos. Una vez que analicemos la señal, podremos mapear la forma tridimensional de la heliosfera. En cierto sentido, esto es similar a cómo los murciélagos usan ondas ultrasónicas para detectar el terreno que tienen delante.
Reisenfeld describió: "La 'señal' emitida por el viento solar cambia de intensidad y finalmente adopta una forma especial. Se diferencia según la energía de los átomos neutros de alta energía y la dirección en la que gira el IBEX Observa la heliosfera, después de 2 a 6 años, IBEX puede ver esta forma a partir de la señal del átomo neutro de alta energía devuelta, y esta diferencia en el tiempo representa la diferencia entre nosotros y la fuente del átomo neutro de alta energía en la dirección de observación. ."
El equipo de investigación recopiló datos del IBEX para un ciclo solar completo, que es el ciclo número 24 de actividad solar que comienza en 2009 y finaliza en 2019, para garantizar la integridad y confiabilidad de las observaciones. Aunque no se puede decir que este resultado sea completamente exacto, al menos describe aproximadamente la forma de la heliosfera.
A juzgar por las imágenes dibujadas esta vez, la heliosfera es de hecho algo similar a la forma de un cometa, es decir, el límite en un lado del sistema solar está relativamente cerca y el límite en el otro lado. está muy lejos.
Los investigadores señalaron que el alcance en dirección a la punta de la heliosfera puede extenderse a una distancia de 110-120 unidades astronómicas, lo que concuerda con los datos detectados por los dos detectores Voyager.
En cuanto a la cola de la heliosfera, su distancia se extiende al menos a 350 unidades astronómicas. Esto no quiere decir que la heliopausa aquí esté tan lejos, sino que el IBEX ha alcanzado el límite de detección. En otras palabras, la distancia real puede ser mayor.
En latitudes altas, la heliopausa oscila entre 150 y 175 unidades astronómicas. A juzgar por estos datos, la forma del llamado croissant debería ser incorrecta y la forma real de la heliosfera debería ser similar a la de una bala.
Actualmente, el IBEX sigue funcionando con normalidad y se espera que finalice su labor ya en 2025. Después de esto, se está desarrollando la Sonda de Aceleración y Cartografía Interestelar (IMAP), que se hará cargo del IBEX para la detección y ayudará a los humanos a mapear la forma del sistema solar.
Además, nuestro país está diseñando actualmente una sonda de espacio profundo que, al igual que la Voyager, tiene su propia misión de salir del sistema solar y detectar el espacio interestelar. Estas investigaciones también pueden influir en la dirección de vuelo elegida por las sondas del espacio profundo de nuestro país. Para entonces, la sonda espacial de nuestro país también alcanzará la cima de la heliosfera para realizar una detección in situ, lo que también promoverá la comprensión de la humanidad sobre la forma del sistema solar.
Hablando de eso, el sistema solar, que es insignificante en el vasto universo, también es muy enorme para nosotros, y todavía hay muchas incógnitas esperando que las exploremos. Aún no hemos descubierto la forma de la heliosfera. En cuanto a cómo se ve la nube exterior de Oort, es aún más curioso y confuso.