Uma ilustração que descreve as camadas da heliosfera.
Créditos: NASA / IBEX / Planetário Adler
Nos limites do nosso sistema solar, a pressão é alta. Essa pressão, o plasma de força, os campos magnéticos e as partículas como íons, raios cósmicos e elétrons exercem um sobre o outro quando fluem e colidem, foi recentemente medido por cientistas em totalidade pela primeira vez - e foi encontrado acima do esperado.
Usando observações de raios cósmicos galácticos - um tipo de partícula altamente energética - dos cientistas da sonda Voyager da NASA calculou a pressão total de partículas na região externa do sistema solar, conhecida como heliosheath. A quase 9 bilhões de quilômetros de distância, é difícil estudar esta região. Mas o posicionamento exclusivo da sonda Voyager e o momento oportuno de um evento solar tornaram possíveis as medições da heliosheath. E os resultados estão ajudando os cientistas a entender como o Sol interage com o ambiente.
"Ao somar as peças conhecidas de estudos anteriores, descobrimos que nosso novo valor ainda é maior do que o que foi medido até agora", disse Jamie Rankin, principal autor do novo estudo e astrônomo da Universidade de Princeton, em Nova Jersey. "Diz que existem outras partes da pressão que não estão sendo consideradas no momento e que podem contribuir".
Na Terra, temos a pressão do ar, criada por moléculas de ar atraídas pela gravidade. No espaço, há também uma pressão criada por partículas como íons e elétrons. Essas partículas, aquecidas e aceleradas pelo Sol, criam um balão gigante conhecido como heliosfera que se estende milhões de quilômetros além de Plutão. A borda desta região, onde a influência do Sol é superada pelas pressões de partículas de outras estrelas e do espaço interestelar, é onde a influência magnética do Sol termina. (Sua influência gravitacional se estende muito mais, de modo que o próprio sistema solar também se estende).
Para medir a pressão na heliosfera, os cientistas usaram a sonda Voyager, que viaja constantemente para fora do sistema solar desde 1977. Na época das observações, a Voyager 1 já estava fora da heliosfera no espaço interestelar, enquanto A Voyager 2 ainda permaneceu no heliosheath.
"Houve um momento realmente único para este evento, porque vimos logo após a Voyager 1 cruzar o espaço interestelar local", disse Rankin. "E embora este seja o primeiro evento que a Voyager assistiu, há mais dados nos quais podemos continuar analisando para ver como as coisas na heliosfera e no espaço interestelar estão mudando ao longo do tempo."
Os cientistas usaram um evento conhecido como região global de interação mesclada, causada pela atividade no sol. O Sol periodicamente brilha e libera enormes rajadas de partículas, como nas ejeções de massa coronal. À medida que uma série desses eventos viaja para o espaço, eles podem se fundir em uma frente gigante, criando uma onda de plasma empurrada por campos magnéticos.
Quando uma dessas ondas atingiu o heliosheath em 2012, foi descoberta pela Voyager 2. A onda fez com que o número de raios cósmicos galácticos diminuísse temporariamente. Quatro meses depois, os cientistas viram uma diminuição semelhante nas observações da Voyager 1, do outro lado da fronteira do sistema solar no espaço interestelar.
O conhecimento da distância entre as naves espaciais permitiu calcular a pressão na heliosfera, bem como a velocidade do som. No heliosheath, o som viaja cerca de 300 quilômetros por segundo - mil vezes mais rápido do que se move pelo ar.
A sonda Voyager, uma na heliosfera e a outra no espaço interestelar, fez medições como um solar, mesmo conhecido como região global de interação mesclada, passada por cada sonda com quatro meses de intervalo. Essas medidas permitiram que os cientistas calculassem a pressão total na heliosfera, bem como a velocidade do som na região.
Créditos: Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith
Os cientistas observaram que a mudança nos raios cósmicos galácticos não era exatamente idêntica nas duas naves espaciais. Na Voyager 2, dentro do heliosheath, o número de raios cósmicos diminuiu em todas as direções ao redor da espaçonave. Mas na Voyager 1, fora do sistema solar, apenas os raios cósmicos galácticos que estavam viajando perpendicularmente ao campo magnético na região diminuíram. Essa assimetria sugere que algo acontece quando a onda transmite através dos limites do sistema solar.
"Tentar entender por que a mudança nos raios cósmicos é diferente dentro e fora da heliosheath continua sendo uma questão em aberto", disse Rankin.
O estudo da pressão e da velocidade do som nessa região nos limites do sistema solar pode ajudar os cientistas a entender como o Sol influencia o espaço interestelar. Isso não apenas nos informa sobre o nosso próprio sistema solar, mas também sobre a dinâmica em torno de outras estrelas e sistemas planetários.
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