El sol calienta la Tierra, haciéndola habitable para las personas y los animales. Pero eso no es todo lo que hace y afecta a un área mucho mayor del espacio. La heliosfera, el área del espacio influenciada por el sol, es más de cien veces mayor que la distancia del sol a la Tierra.
El Sol es una estrella que emite constantemente una corriente constante de plasma (gas ionizado altamente energizado) llamado viento solar. Además del constante viento solar, el sol también libera ocasionalmente erupciones de plasma llamadas eyecciones de masa coronal, que pueden contribuir a la aurora, y explosiones de luz y energía, llamadas llamaradas.
El plasma que sale del sol se expande por el espacio, junto con el campo magnético del sol. Juntos forman la heliosfera dentro del medio interestelar local circundante: el plasma, las partículas neutras y el polvo que llenan el espacio entre las estrellas y sus respectivas astrosferas. Los heliofísicos como yo queremos entender la heliosfera y cómo interactúa con el medio interestelar.
Los ocho planetas conocidos del sistema solar, el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter y el cinturón de Kuiper (la banda de objetos celestes más allá de Neptuno que incluye al planetoide Plutón) residen dentro de la heliosfera. La heliosfera es tan grande que los objetos en el cinturón de Kuiper orbitan más cerca del sol que del límite más cercano de la heliosfera.
Protección de la heliosfera
Cuando las estrellas distantes explotan, expulsan grandes cantidades de radiación al espacio interestelar en forma de partículas altamente energizadas conocidas como rayos cósmicos. Estos rayos cósmicos pueden ser peligrosos para los organismos vivos y dañar dispositivos electrónicos y naves espaciales.
La atmósfera de la Tierra protege la vida en el planeta de los efectos de la radiación cósmica, pero, incluso antes de eso, la heliosfera misma actúa como un escudo cósmico contra la mayor parte de la radiación interestelar.
Además de la radiación cósmica, partículas neutras y polvo fluyen constantemente hacia la heliosfera desde el medio interestelar local. Estas partículas pueden afectar el espacio alrededor de la Tierra e incluso alterar la forma en que el viento solar llega a la Tierra.
Las supernovas y el medio interestelar también pueden haber influido en los orígenes de la vida y la evolución de los humanos en la Tierra. Algunos investigadores predicen que hace millones de años, la heliosfera entró en contacto con una densa y fría nube de partículas en el medio interestelar que provocó que la heliosfera se contrajera, exponiendo la Tierra al medio interestelar local.
Una forma desconocida
Pero los científicos no saben realmente cuál es la forma de la heliosfera. Los modelos varían en forma, desde esférica hasta cometa y croissant. Estas predicciones varían en tamaño entre cientos y miles de veces la distancia entre el Sol y la Tierra.
Sin embargo, los científicos han definido la dirección en la que se mueve el sol como la dirección de la «nariz» y la dirección opuesta como la dirección de la «cola». La dirección de la nariz debe tener la distancia más corta a la heliopausa, el límite entre la heliosfera y el medio interestelar local.
Ninguna sonda ha podido observar bien la heliosfera desde el exterior ni ha tomado muestras adecuadas del medio interestelar local. Hacerlo podría brindarles a los científicos más información sobre la forma de la heliosfera y su interacción con el medio interestelar local, el entorno espacial más allá de la heliosfera.
Cruzando la heliopausa con la Voyager
En 1977, la NASA lanzó la misión Voyager: sus dos naves espaciales sobrevolaron Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno en el sistema solar exterior. Los científicos han determinado que después de observar estos gigantes gaseosos, las sondas cruzaron por separado la heliopausa y entraron en el espacio interestelar en 2012 y 2018, respectivamente.
Si bien las Voyager 1 y 2 son las únicas sondas que potencialmente han cruzado la heliopausa, están mucho más allá de la vida útil prevista para su misión. Ya no pueden devolver los datos necesarios porque sus instrumentos fallan o se apagan lentamente.
Estas naves espaciales fueron diseñadas para estudiar planetas, no el medio interestelar. Esto significa que no tienen los instrumentos adecuados para tomar todas las mediciones del medio interestelar o de la heliosfera que necesitan los científicos.
Ahí es donde podría entrar una posible misión de sonda interestelar. Una sonda diseñada para volar más allá de la heliopausa ayudaría a los científicos a comprender la heliosfera observándola desde el exterior.
Una sonda interestelar
Dado que la heliosfera es tan grande, una sonda tardaría décadas en alcanzar el límite, incluso utilizando la ayuda de la gravedad de un planeta masivo como Júpiter.
La nave espacial Voyager ya no podrá proporcionar datos del espacio interestelar mucho antes de que una sonda interestelar salga de la heliosfera. Y una vez lanzada la sonda, dependiendo de la trayectoria, tardará unos 50 o más años en llegar al medio interestelar. Esto significa que cuanto más espere la NASA para lanzar una sonda, más tiempo se quedarán los científicos sin misiones operando en la heliosfera exterior o en el medio interestelar local.
La NASA está considerando desarrollar una sonda interestelar. Esta sonda tomaría medidas del plasma y los campos magnéticos en el medio interestelar y tomaría imágenes de la heliosfera desde el exterior. Para prepararse, la NASA solicitó la opinión de más de 1.000 científicos sobre el concepto de una misión.
El informe inicial recomendó que la sonda viajara en una trayectoria de unos 45 grados de distancia de la dirección de la punta de la heliosfera. Esta trayectoria desandaría parte del camino de la Voyager, al tiempo que alcanzaría algunas nuevas regiones del espacio. De esta manera, los científicos podrían estudiar nuevas regiones y volver a visitar algunas regiones del espacio parcialmente conocidas.
Este camino le daría a la sonda sólo una vista parcialmente en ángulo de la heliosfera, y no podría ver la heliocola, la región que menos conocen los científicos.
En la heliocola, los científicos predicen que el plasma que forma la heliosfera se mezcla con el plasma que forma el medio interestelar. Esto sucede a través de un proceso llamado reconexión magnética, que permite que partículas cargadas fluyan desde el medio interestelar local hacia la heliosfera. Al igual que las partículas neutras que entran por la nariz, estas partículas afectan el entorno espacial dentro de la heliosfera.
Sin embargo, en este caso las partículas tienen carga y pueden interactuar con campos magnéticos solares y planetarios. Si bien estas interacciones ocurren en los límites de la heliosfera, muy lejos de la Tierra, afectan la composición del interior de la heliosfera.
En un nuevo estudio publicado en Frontiers in Astronomy and Space Sciences, mis colegas y yo evaluamos seis posibles direcciones de lanzamiento que van desde el morro hasta la cola. Descubrimos que, en lugar de salir cerca de la dirección de la nariz, una trayectoria que interseca el flanco de la heliosfera hacia la dirección de la cola daría la mejor perspectiva de la forma de la heliosfera.
Una trayectoria en esta dirección brindaría a los científicos una oportunidad única de estudiar una región del espacio completamente nueva dentro de la heliosfera. Cuando la sonda salga de la heliosfera hacia el espacio interestelar, obtendría una vista de la heliosfera desde el exterior en un ángulo que daría a los científicos una idea más detallada de su forma, especialmente en la disputada región de la cola.
Al final, sea cual sea la dirección en la que se lance una sonda interestelar, la ciencia que obtenga será invaluable y literalmente astronómica.
Con información de Phys.org
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