Nové informace o vodíku v okolí naší soustavy

Zatím pouze dvě sondy (Voyager 1 a 2) se dostaly do této oblasti a přitom cestovaly více než 30 let. Tato lokalita se nachází asi 4× dál od Slunce, než kde obíhá Pluto. Tohle místo není na první pohled nijak ohraničené, přesto tu jedna hranice je – neviditelná, magnetická. V takzvané heliopauze končí oblast dominantního vlivu Slunce a začíná mezihvězdný prostor. Za touto hranicí se částice a světlo ze 100 miliard hvězd v naší galaxii setkávají s pozůstatky Velkého třesku. Materiál, který se tu nachází, se souhrnně označuje jako mezihvězdné médium. Jsou v něm zachovány informace o vývoji naší soustavy a možná nám může napovědět i o její budoucnosti.

Měření poskytnutá sondou New Horizons nyní nutí vědce znovu vyhodnotit jednu z klíčových vlastností mezihvězdného média – jak je husté. Výsledky zveřejněné v Astrophysical Journal ukazují, že lokální mezihvězdné médium obsahuje o zhruba 40 % více atomů vodíku, než se dříve očekávalo. Tyto výsledky sjednocují řadu jinak různorodých měření a vrhají nové světlo na naše sousedství ve vesmíru.

Animace heliosféry

Animace heliosféry
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Stejně jako Země obíhá kolem Slunce, tak se i celá naše soustava řítí Mléčnou dráhou rychlostí více než 800 000 km/h. Když prolétáváme mlhou mezihvězdných částic, jsme chráněni štítem neviditelné magnetické bubliny, kterou vytváří Slunce a které se říká heliosféra. Kolem této bubliny proteče mnoho plynů, nikoliv však všechny.

Heliosféra odpuzuje nabité částice, které se dají ovlivnit magnetickým polem. Jenže více než polovina plynů v lokálním mezihvězdném médiu jsou neutrální atomy, které mají vyvážený počet protonů a elektronů. Při pohybu naší soustavy tak neutrální atomy proniknou skrz a přidávají se k částicím slunečního větru. „Je to trochu jako kdybyste probíhali hustou mlhou a zachytávali přitom vodu,“ popisuje Eric Christian, fyzik z Goddardova střediska NASA v Greenbeltu a dodává: „Jak běžíte, tak vaše oblečení vlhne a to vás zpomaluje.

Krátce poté, co neutrální atomy vniknou do heliosféry, jsou zasaženy slunečním zářením a částicemi slunečního větru. Mnoho z nich při těchto kolizích přijde o své elektrony – částice tak získá pozitivně nabitým iontem. „Od New Horizons nemáme přímá pozorování mezihvězdných atomů, ale můžeme detekovat tyto ionty,“ říká Pawel Swaczyna, postdoktorský výzkumník z  Princeton University, který je také hlavním autorem studie a dodává: „Přišly o elektron, ale my víme, že k nám přišly jako neutrální atomy z vnějšku heliosféry.

Snímek Pluta pořízený sondou New Horizons ze vzdálenosti 450 000 kilometrů. Oproti skutečnosti má snímek zvýrazněné barvy.

Snímek Pluta pořízený sondou New Horizons ze vzdálenosti 450 000 kilometrů. Oproti skutečnosti má snímek zvýrazněné barvy.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Americká sonda New Horizons vypuštěná v lednu 2006 je k měření těchto částic skvěle vybavena. Nyní již uplynulo více než pět let od jejího průletu kolem Pluta, kde pořídila první blízké snímky trpasličí planety. Sonda se nyní pohybuje Kuiperovým pásem na okraji naší soustavy, kde jsou tyto nově vzniklé ionty nejčastější. Palubní přístroj SWAP (Solar Wind Around Pluto) dokáže tyto ionty zaznamenat a odlišit od běžného slunečního větru, jelikož mají mnohem vyšší energii.

Množství částic, které New Horizons detekuje, pomáhá vědcům určit hustotu neutrálního vodíku v místě, kde sluneční vítr naráží na mezihvězdné médium a silně zpomaluje. Po měsících pečlivých kontrol a zkoušek vědci došli k číslu 0,127 částic na centimetr krychlový. Tento výsledek jen tak mimochodem potvrdil studii z roku 2001, která využívala data ze sondy Voyager 2 a zabývala se tím, jak moc sluneční vítr zpomalil v době, kdy se k sondě dostal. Zpomalení způsobené interakcí s částicemi mezihvězdného média naznačovalo velmi podobné hodnoty hustoty vodíkových atomů v prostoru.

Sonda Ulysses

Sonda Ulysses
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Novější studie však přinášely jiná čísla. Vědci, kteří použili data ze sondy Ulysses nasbíraná o trochu blíže ke Slunci, než kde obíhá Jupiter. Při měření těchto iontů došli vědci k výsledku okolo 0,08 částic na centimetr krychlový. O několik let později pak kombinovaná data ze sond Ulysses a Voyager přinesla podobný výsledek. „Víte, když objevíte něco, co se liší od dřívějších výsledků, tak přirozenou reakcí je, že začnete hledat svou chybu,“ říká Swaczyna. Po krátké kontrole se však začalo ukazovat, že aktuální čísla jsou správná.

Aktuální měření ze sondy New Horizons proběhla dále od naší hvězdy. Naopak Ulysses změřil částice, které vznikly blíže ke Slunci – jsou vzácnější a měření nepřesnější. „Pozorování těchto iontů ve vnitřní heliosféře je ovlivněno miliardami kilometrů filtrování,“ říká Christian a dodává: „Většinu cesty jsou tam, kde je New Horizons a to dělá obrovský rozdíl.“ Ukázalo se, že kombinované výsledky ze sondy Voyager a Ulysses jsou ovlivněny jedním číslem ve výpočtu, které bylo neaktuální a způsobilo o 35 % nižší výsledek než aktuální měření. Po přepočítání s aktuálně akceptovanou hodnotou se ukázalo, že jsou i tyto hodnoty ve shodě se všemi měřeními – jak aktuálním z New Horizons, tak i s tím, které bylo provedeno v roce 2001 na sondě Voyager 2.

Voyager

Voyager
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Toto potvrzení naší starší a téměř zapomenutých výsledků, bylo pro všechny překvapením,“ přiznává Arik Posner, autor studie z roku 2001 a dodává: „Mysleli jsme si, že naši poměrně jednoduchou metodiku měření zpomalení slunečního větru už překonaly sofistikovanější studie, které byly od té doby provedené, ale nebylo tomu tak.“ navýšení z 0,08 na 0,127 částice na centimetr krychlový se nemusí zdát jako moc velký rozdíl. Ovšem pro vědní obor, který je založený na výpočetních modelech – jako je právě heliofyzika – dokáže i malá změna jedné hodnoty ovlivnit všechny navazující výpočty.

Sonda IBEX v představě malíře zdroj:nasa.gov

Sonda IBEX v představě malíře
zdroj:nasa.gov

Nové hodnoty možná pomohou vysvětlit jednu z největších záhad, nad kterou si heliofyzikové lámou hlavu už několik let. Nedlouho poté, co americká sonda IBEX (Interstellar Boundary Explorer) doručila svou první várku dat, si vědci všimli podivného pásu nabitých částic, který přicházel z přední části heliosféry. Útvar dostal pojmenování IBEX ribbon, tedy Stuha IBEX.

Stuha IBEX byla velkým překvapením. Je to struktura na okraji Sluneční soustavy, která je 1,5 miliardy kilometrů široká, 15 miliard kilometrů dlouhá a nikdo o ní nevěděl,“ říká Christian a dodává: „Ale i když jsme vytvořili modely, které měly vysvětlit, proč tam ta stuha je, tak žádný z těch modelů ji neukazoval tak jasnou, jaká ve skutečnosti je.

Stuha IBEX zůstává jednou z největších záhad heliofyziky.

Stuha IBEX zůstává jednou z největších záhad heliofyziky.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

O 40 % vyšší mezihvězdná hustota pozorovaná v aktuální studii, je absolutně kriticky důležitá,“ říká David McComas, profesor astrofyziky na Princeton University a hlavní vědecký pracovník mise IBEX, který je také spoluautorem aktuální stude a dodává: „Nejenže se ukazuje, že je Slunce obklopeno mnohem hustším mezihvězdným médiem, ale mohlo by to také vysvětlovat významnou nepřesnost výsledků našich simulací ve srovnání se skutečnými pozorováními z IBEX.

Nejdůležitější ale je, že nám tyto výsledky poskytují lepší obraz našeho hvězdného sousedství. „Je to vůbec poprvé, kdy jsme našimi přístroji měřili tyto ionty v takové vzdálenosti. Náš obraz lokálního mezihvězdného média je navíc ve shodě s dalšími astronomickými pozorováními,“ říká Swaczyna a uzavírá: „To je dobré znamení.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/nh-inspace2-10-17.jpg
https://www.nasa.gov/…/public/thumbnails/image/source-5.gif?itok=xv_ArUyh
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/nh_pluto_10.png
https://www.jpl.nasa.gov/images/voyager/20141215/pia17049-16.jpg
https://www.nasa.gov/images/content/263071main_IBEXArtistImpressionLg.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ibex_ribbon.jpg

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky
Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

10 komentářů ke článku “Nové informace o vodíku v okolí naší soustavy”

  1. Vaclav napsal:

    NH je 48AU, V-2 123AU a V-1 150AU od Země. Heliopauza je kolem 100AU od Země. NH se do této oblasti dostane za dvacet let.

  2. Jan Jancura napsal:

    Příčinu toho, že není téměř žádný výhled na na sondu, která by pouze zkoumala mezihvězdný prostor je v tom, že by nepřinesla moc vědeckých poznatků vzhledem k vynaloženým nákladům. Daleko výhodnější, jako to bylo doposud u všech dálných sond, nejdřív proletět kolem nějaké planety či jiného vesmírného objektu za účelem jeho průzkumu. Pak však „velká“ rychlost je spíš na závadu.

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.