Heliosfera
La heliosfera es una región del espacio casi solar en la que el plasma del viento solar se mueve en relación con el Sol a una velocidad supersónica . Desde el exterior, la heliosfera está limitada por una onda de choque sin colisión que surge en el viento solar debido a su interacción con el plasma interestelar y el campo magnético interestelar . [una]
Los primeros 10 mil millones de kilómetros, la velocidad del viento solar es de aproximadamente un millón de kilómetros por hora. [2] [3] A medida que choca con el medio interestelar , disminuye su velocidad y se mezcla con él. El límite en el que el viento solar se ralentiza se denomina límite de la onda de choque ; el límite a lo largo del cual se equilibran las presiones del viento solar y del medio interestelar se denomina heliopausa ; el límite en el que el medio interestelar choca con el viento solar que se aproxima es la onda de choque de proa .
El concepto de "heliosfera" es un ejemplo particular de un fenómeno más general: la astrosfera (y en un futuro próximo, la única disponible para la investigación desde el interior). Con respecto a estrellas arbitrarias en la literatura en idioma inglés, también se puede usar el término sinónimo " burbuja de viento estelar " .
Viento solar
El viento solar es una corriente de partículas (átomos ionizados de la corona solar) y campos , en particular campos magnéticos. A medida que el Sol rota en 27 días , el campo magnético transportado por el viento solar toma la forma de una espiral . La tierra , al pasar las vueltas de esta espiral, interactúa con ella con su campo magnético, lo que puede dar lugar a tormentas magnéticas .
En marzo de 2005, se publicaron las mediciones de SOHO . Demostraron que la región del espacio llena del viento solar no tiene una simetría axial exacta, sino que tiene una forma ligeramente distorsionada, muy probablemente bajo la influencia de la región local del campo magnético galáctico general [4] .
Estructura
Hoja de corriente heliosférica
La hoja de corriente heliosférica es una "onda" en la heliosfera que se crea por el campo magnético del Sol que gira y cambia su polaridad. La hoja actual se extiende más allá de la heliosfera y es la estructura más grande del sistema solar. Su forma se asemeja a la falda a capas de una bailarina [5] .
Estructura externa
La estructura exterior de la heliosfera está determinada por la interacción del viento solar con el flujo de partículas en el espacio interestelar. Las corrientes de viento solar se mueven en todas direcciones desde el Sol, cerca de la Tierra, con velocidades de varios cientos de kilómetros por segundo. A cierta distancia del Sol, mucho más allá de la órbita de Neptuno , esta corriente supersónica comienza a desacelerarse. Esta inhibición se produce en varias etapas:
- El viento solar tiene velocidades supersónicas dentro del sistema solar. En el llamado límite de la onda de choque , la velocidad del viento solar cae a valores sónicos.
- Habiendo perdido su velocidad supersónica, el viento solar comienza a interactuar con la materia interestelar circundante. Esta interacción entre la materia galáctica y el Sol que se mueve en ella conduce a que la heliosfera adquiera una forma de gota, alargada por la cola en dirección opuesta a la dirección del movimiento del Sol. Esta región del espacio se denomina manto heliosférico ( manto del sistema solar )
- La superficie que limita el manto heliosférico y sobre la que tiene lugar la desaceleración final del viento solar y su mezcla con la materia interestelar incidente se denomina heliopausa . Es el límite de toda la heliosfera.
- El movimiento del Sol en el medio interestelar provoca perturbaciones en el espacio interestelar circundante. Así como el viento solar en el borde de la onda de choque pierde su velocidad, el viento interestelar , moviéndose hacia el movimiento del Sol, cambia su velocidad en un límite similar, llamado arco de choque . Se encuentra fuera de la heliosfera, y no es el viento solar sino el interestelar el que frena aquí.
Límite de onda de choque
El límite de la onda de choque es la superficie dentro de la heliosfera, en la que el viento solar se ralentiza abruptamente hasta la velocidad del sonido (en relación con la velocidad del propio Sol). Esto se debe a que la materia del viento solar "choca" sobre la materia interestelar. Se cree que en nuestro sistema solar el límite de la onda de choque está a una distancia de 75 a 90 UA. (alrededor de 11-13,5 mil millones de km). [6] En 2007, la Voyager 2 cruzó el límite de la onda de choque [7] . (De hecho, lo cruzó cinco veces debido a que el límite es inestable y cambia su distancia al Sol como resultado de las fluctuaciones en la actividad solar y la cantidad de materia emitida por el Sol).
La onda de choque se produce porque las partículas del viento solar se mueven a una velocidad de unos 400 km/s , mientras que la velocidad del sonido en el espacio interestelar es de unos 100 km/s (el valor exacto depende de la densidad y por tanto puede variar). Aunque la materia interestelar tiene una densidad muy baja, todavía crea una presión constante, aunque insignificante, que a una cierta distancia del Sol se vuelve suficiente para reducir la velocidad del viento solar a la velocidad del sonido. Aquí es donde se produce la onda de choque.
Se pueden observar límites similares de ondas de choque en condiciones terrestres. El ejemplo más simple se puede ver observando el comportamiento del flujo de agua en un fregadero. Al chocar contra el fregadero, el chorro de agua se propaga en todas las direcciones a una velocidad superior a la velocidad de propagación de las ondas mecánicas en el agua. Se forma un disco de muy pequeño espesor a partir del agua que se esparce rápidamente, que es similar al flujo supersónico del viento solar. En los bordes de este disco, se forma un pozo de agua, detrás del cual el agua fluye a una velocidad inferior a la velocidad de propagación de las ondas mecánicas.
La evidencia presentada por Ed Stone en la reunión de la Unión Geofísica Estadounidense en mayo de 2005 establece que la nave espacial Voyager 1 cruzó el límite del arco de choque en diciembre de 2004 cuando estaba a 94 AU de distancia. del sol. Se llegó a tal conclusión cambiando los indicadores de campo magnético obtenidos del dispositivo. El aparato Voyager 2 , a su vez, registró el movimiento inverso de partículas ya a una distancia de 76 UA. en mayo de 2006. Esto indica una forma un tanto asimétrica de la heliosfera, la mitad norte de la cual es más grande que la sur [8] .
El satélite Interstellar Boundary Explorer intentará recopilar datos adicionales sobre el límite de la onda de choque.
Más allá del límite de la onda de choque está la heliopausa , donde tiene lugar la desaceleración final del viento solar y su mezcla con la materia interestelar, e incluso más allá, el arco de choque , durante el cual las partículas del viento interestelar experimentan una desaceleración similar a la del viento solar.
En junio de 2011, se anunció que la investigación de la Voyager había revelado que el campo magnético en el borde del sistema solar tenía una estructura similar a la espuma. Esto se debe al hecho de que la materia magnetizada y los pequeños objetos espaciales forman campos magnéticos locales, que pueden compararse con burbujas [9] .
Manto heliosférico
El manto heliosférico es la región de la heliosfera fuera de la onda de choque. En él, el viento solar se desacelera, se comprime y su movimiento adquiere un carácter turbulento . El manto heliosférico comienza a una distancia de 80 a 100 UA . del sol. Sin embargo, a diferencia de la región interior de la heliosfera, el manto no es esférico. Su forma se parece más a una coma cometaria alargada , que se extiende en dirección opuesta a la dirección del Sol. El espesor del manto desde el lado del viento interestelar incidente es mucho menor que desde el lado opuesto [10] . La misión actual de las Voyagers es recopilar datos sobre el manto heliosférico.
Heliopausa
La heliopausa es el límite teórico en el que se produce la desaceleración final del viento solar. Su presión ya no puede empujar la materia interestelar fuera del sistema solar, y la materia del viento solar se mezcla con la interestelar.
Hipótesis
Según una de las hipótesis [11] , entre el arco de choque y la heliopausa hay una región llena de hidrógeno caliente, llamada pared de hidrógeno . Esta pared contiene materia interestelar comprimida por la interacción con la heliosfera. Cuando las partículas emitidas por el Sol chocan con partículas de materia interestelar, pierden su velocidad, convirtiendo la energía cinética en energía térmica, lo que conduce a la formación de una región de gas calentado.
Como alternativa, se propone una definición que la heliopausa es la magnetopausa , la frontera que limita la magnetosfera solar , más allá de la cual comienza el campo magnético galáctico general .
Datos observacionales
En diciembre de 2011, la Voyager 1 estaba a unas 119 UA . ( 17.800 millones de km ) del Sol [12] y voló a la llamada región de estancamiento, la última frontera que separa el aparato del espacio interestelar. La región de estancamiento es una región con un campo magnético bastante fuerte (la inducción ha aumentado bruscamente casi dos veces en comparación con los valores anteriores): la presión de las partículas cargadas del espacio interestelar hace que el campo creado por el Sol se espese. Además, el dispositivo registró un aumento en la cantidad de electrones de alta energía (alrededor de 100 veces ), que penetran en el sistema solar desde el espacio interestelar [12] .
En la primera mitad de 2012, la Voyager 1 llegó al borde del espacio interestelar. Los sensores de la estación automática desde enero hasta principios de junio registraron un aumento en el nivel de los rayos cósmicos galácticos -partículas cargadas de alta energía de origen interestelar- en un 25%. Además, los sensores de la sonda registraron una fuerte disminución en el número de partículas cargadas que emanan del Sol. Estos datos indicaron a los científicos que la Voyager 1 se estaba acercando al borde de la heliosfera y pronto ingresaría al espacio interestelar [13] .
A fines de agosto de 2012, los sensores de la nave espacial registraron una fuerte disminución en las partículas de viento solar registradas. A diferencia de casos similares anteriores, esta vez la tendencia a la baja continuó. En 2012 o 2013, la Voyager 1 fue más allá de la heliosfera hacia el espacio interestelar [14] [15] .
arco de choque
La hipótesis establece que el Sol también crea una onda de choque a medida que se mueve a través de la materia interestelar, al igual que la estrella en la imagen de la derecha. Esta onda de choque tiene la forma de un paraboloide. Es como una ola en la superficie del agua frente a la proa de un barco en movimiento, y ocurre por las mismas razones. La onda frontal surgirá si la materia interestelar se mueve hacia el Sol a una velocidad supersónica. Al "golpear" la heliosfera, el viento interestelar se desacelera y forma una onda de choque, similar a la onda que se forma dentro de la heliosfera cuando el viento solar se desacelera. Los especialistas de la NASA Robert Nemiroff ( ing. Robert Nemiroff ) y Jerry Bonnell ( Jerry Bonnell ) creen que la onda de proa solar puede existir a una distancia de 230 a.e. del Sol [16] .
La onda de choque, sin embargo, puede no existir en absoluto [17] : en un estudio publicado sobre la base de un análisis de datos de la sonda IBEX , se argumenta que la velocidad de la heliosfera a través del medio interestelar no es lo suficientemente alta para esto ( 84 mil km/h en lugar de los 95 mil km/h asumidos anteriormente ). Estas conclusiones también son confirmadas por los datos de la Voyager .
Las observaciones del telescopio orbital GALEX mostraron que la estrella del Mundo de la constelación de Cetus tiene una cola similar a un cometa de materia estelar en erupción, así como un arco de choque claramente distinguible , ubicado en la dirección del movimiento de la estrella a través del espacio. (a una velocidad de 130 km/s ).
Explorando la heliosfera
La heliosfera está siendo estudiada por el Interstellar Boundary Explorer (IBEX) y los Voyagers . En 2009, sobre la base de los datos obtenidos con IBEX, se descubrió una banda gigante que rodeaba toda la "burbuja" de la heliosfera [18] .
Véase también
- Hoja de corriente heliosférica
- clima espacial
- eyecciones de masa coronal
- erupción solar
- medio interestelar
- Sistema estrella
Notas
- ↑ Astronet. heliosfera . Consultado el 1 de diciembre de 2010. Archivado desde el original el 9 de febrero de 2013.
- ↑ Dra. David H. Hathaway. El Viento Solar . NASA (18 de enero de 2007). Consultado el 11 de diciembre de 2007. Archivado desde el original el 22 de agosto de 2011.
- ↑ Britt, Robert Roy . Un descubrimiento resplandeciente a la vanguardia de nuestra zambullida en el espacio , SPACE.com (15 de marzo de 2000). Archivado desde el original el 11 de enero de 2001. Consultado el 24 de mayo de 2006.
- ↑ Lallement, R.; Quemerais, E.; Bertaux, JL; Ferrón, S.; Koutrompa, D.; Pellinen, R. Desviación del flujo de hidrógeno neutro interestelar a través de la interfaz heliosférica // Ciencia: revista. - 2005. - vol. 307 , núm. 5714 . - P. 1447-1449 . -doi : 10.1126 / ciencia.1107953 . —PMID 15746421 .
- ↑ Mursula, K.; Hiltula, T.,. Bailarina tímida : hoja de corriente heliosférica desplazada hacia el sur // Cartas de investigación geofísica : diario. - 2003. - vol. 30 , núm. 22 . — Pág. 2135 . -doi : 10.1029/ 2003GL018201 .
- ↑ Nemiroff, R.; Bonnell, J. La heliosfera y la heliopausa del sol . Imagen astronómica del día (24 de junio de 2002). Consultado el 25 de mayo de 2007. Archivado desde el original el 22 de agosto de 2011.
- ↑ Instrumento del MIT encuentra sorpresas en el borde del sistema solar . Consultado el 7 de mayo de 2009. Archivado desde el original el 22 de marzo de 2014.
- ↑ Que, Ker . La Voyager II detecta el borde del sistema solar , CNN (24 de mayo de 2006). Archivado desde el original el 4 de octubre de 2017. Consultado el 25 de mayo de 2007.
- ↑ Los viajeros encuentran burbujas magnéticas en el borde del sistema solar . Lenta.ru (10 de junio de 2011). Consultado el 12 de junio de 2011. Archivado desde el original el 13 de junio de 2011.
- ↑ Brandt, Pontus (27 de febrero al 2 de marzo de 2007). “Imágenes del límite heliosférico” (PDF) . Taller del Consejo Asesor de la NASA sobre ciencia asociada con la arquitectura de exploración lunar: libros blancos . Tempe, Arizona: Instituto Lunar y Planetario . Consultado el 25 de mayo de 2007 . Consulta la fecha en |date=( ayuda en español ) Archivado el 18 de enero de 2019 en Wayback Machine .
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- ↑ La sonda Voyager alcanzó el borde del espacio interestelar . ciencia _ RIA Novosti (15 de junio de 2012). Fecha de acceso: 31 de octubre de 2013. Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2013.
- ↑ Nancy Atkinson. La Voyager 1 podría haber abandonado el Sistema Solar . Universe Today (8 de octubre de 2012). Consultado el 29 de octubre de 2013. Archivado desde el original el 2 de noviembre de 2013.
- ↑ Ron Cowen. La Voyager 1 ha llegado al espacio interestelar . Noticias y comentarios . Naturaleza (12 de septiembre de 2013). Fecha de acceso: 31 de octubre de 2013. Archivado desde el original el 2 de noviembre de 2013.
- ↑ Nemiroff, R.; Bonnell, J. La heliosfera y la heliopausa del sol . Imagen astronómica del día (24 de junio de 2002). Consultado el 25 de mayo de 2007. Archivado desde el original el 22 de agosto de 2011.
- ↑ Cosmos-Journal: No hay onda de choque . Consultado el 11 de mayo de 2012. Archivado desde el original el 14 de junio de 2012.
- ↑ Leonid Popov. Una colosal banda se abrió en torno a la familia Sun. membrana.ru (16 de octubre de 2009). Consultado el 11 de agosto de 2013. Archivado desde el original el 24 de marzo de 2013.
Enlaces
- El Grupo de Investigación Solar y Heliosférica de la Universidad de Michigan
- Observando los objetivos de la sonda interestelar de la NASA .
- CNN: NASA: la Voyager I entra en la última frontera del sistema solar Archivado el 11 de octubre de 2007 en Wayback Machine - 25 de mayo de 2005
- New Scientist : Voyager 1 llega al borde del sistema solar Archivado el 20 de abril de 2008 en Wayback Machine - 25 de mayo de 2005
- Sorpresas desde el borde del sistema solar : los hallazgos más recientes de la Voyager 1 a partir de septiembre de 2006
- El muro de hidrógeno heliosférico y las astrosferas Archivado el 15 de diciembre de 2007 en Wayback Machine .
- Heliosfera , tiene un diagrama.
- Estructura Global de la Heliosfera
- Publicaciones en Revistas Arbitradas
- Página de inicio de NASA GALEX (Galaxy evolution Explorer) en Caltech Archivado el 7 de octubre de 2007 en Wayback Machine .
- Heliosphere Archivado el 12 de mayo de 2008 en el episodio n.º 65 de Wayback Machine Astronomy Cast , incluye la transcripción completa.
- Voyager hace un descubrimiento interestelar Archivado el 5 de abril de 2010 en Wayback Machine .
- Voyager Archivado el 1 de marzo de 2017 en Wayback Machine .
- Grupo computacional de astrofísica y física espacial Archivado el 19 de diciembre de 2013 en Wayback Machine .
- La evolución de nuestras ideas sobre el espacio exterior que rodea al sistema solar .
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