Sobota 13. srpna 2022, svátek má Alena
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet

Lidovky.cz

První mapa hranic sluneční soustavy

Česko

Družice IBEX objevila záhadný pás vysoce energetických atomů dlouhý miliardy kilometrů

Malá, jen sto sedm kilogramů vážící družice IBEX umožnila vědcům lépe poznat děje odehrávající se na hranicích naší sluneční soustavy. Data získaná za necelý rok provozu odborníky přesvědčila, že bude nutné přepsat učebnice. Ukázalo se, že mezigalaktické magnetické pole je mnohem silnější a má na sluneční soustavu větší vliv, než dosud vědci připouštěli. Sérii článků odhalujících vlastnosti doposud neznámé, několik miliard kilometrů dlouhé struktury procházející sluneční soustavou vyšla v posledním čísle časopisu Science.

Za přirozenou hranici sluneční soustavy se považuje zóna, kde díky interakci s mezihvězdnou hmotou rychlost slunečního větru (proudu nabitých částic vycházejících z korony) klesá z původních stovek kilometrů za sekundu pod rychlost zvuku. Plocha, kde k tomuto zpomalení dochází, se nazývá terminační vlna. Za ní už se vliv našeho Slunce omezuje jen na gravitaci. Hranice rozhodně není stabilní, podle výkyvů sluneční aktivity se pohybuje sem a tam. Podle dosavadních představ by měla být od středu sluneční soustavy asi stokrát dál, než je Země od Slunce.

Pohraničí zkoumané na místě i z centra Většinu poznatků o heliosféře poskytly sondy Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 10 a Pioneer 11, které hraniční oblastí prolétly, některé vzhledem k rychlým posunům hranice dokonce několikrát. Přesto nemohly poskytnout ucelený obrázek. Hlavní úkoly těchto slavných sond byly jiné a k okraji mezihvězdného prostoru se navíc dostaly až v době, kdy již byly dávno za vrcholem kariéry. Jejich přístroje už jsou poměrně zastaralé a ne všechny fungují. Část bylo navíc nutné vypnout, aby se uspořila energie.

I vysílání a příjímání naměřených údajů je dosti problematické. Sondy ze sedmdesátých let data nezaznamenávají, ale ihned odesílají k Zemi. Pokud jim ve správnou chvíli nikdo nenaslouchá – a to se stává, neboť citlivé antény jsou úzký profil –, jsou údaje o pozorovaném jevu ztraceny navždy.

I přesto se vědci domnívali, že vědí, jak heliosféra vypadá. V podstatě symetricky chrlený sluneční vítr by měl „vyfouknout“ kulovitou heliosféru. Sluneční soustava je však v pohybu. Tlak mezihvězdného plynu a prachu a vliv vnějšího magnetického pole tvar obálky deformují. Podle studie z loňského léta, založené na údajích ze sondy Voyager 2, by heliosféra měla mít vejčitý tvar. Vědci ji přirovnávali ke kometě. Ve směru, v jakém se sluneční soustava pohybuje, by měla vzniknout jakási „hlava“ heliosféry, zatímco na opačném konci by mezigalaktický vítr zformoval „ocas“.

Celkem levný drobeček Družice IBEX (Interstellar Boundary Explorer) je pravým opakem komplexních sond, jakými jsou například Voyagery. Osmiboký satelit, který má „v pase“ jen 97 centimetrů, nese jeden jediný vědecký přístroj s dvěma detektory. Ten je však velmi citlivý. Má sledovat vysoce energetické neutrální atomy.

Naprosto odlišná je i dráha družice. Zatímco Pioneery a Voyagery doputovaly až do mezihvězdného prostoru, IBEX neopustí nejvnitřnější část sluneční soustavy. Obíhá kolem Země po velmi protáhlé dráze. Nejblíže se k ní přibližuje na pět tisíc kilometrů, v apogeu je od Země 250 000 až 300 000 kilometrů. To jsou zhruba tři čtvrtiny vzdálenosti Země–Měsíc. V této fázi se satelit bezpečně vymaní z vlivu magnetického pole Země. Oběžná doba družice je něco přes pět dní.

Díky moderním přístrojům a podstatně menší vzdálenosti od pozemských antén dokáže do řídícího střediska zaslat až 320 kilobitů dat za sekundu. Cena mise je (na vesmírné poměry) pouhých 165 milionů dolarů, což při současném kurzu odpovídá přibližně 2,5 miliardy korun. Už teď je zřejmé, že šlo o dobře investované prostředky.

Co tedy IBEX dokázal? Díky jeho měřením bylo možné sestavit kompletní mapu oblasti přiléhající k hranicím heliosféry. Ukázalo se, že podél této bubliny, chránící nás před zářením přicházejícím z vesmíru, se táhne pás neutrálních atomů s vysokou energií.

Jde o atomy vodíku, které se na svou cestu vesmírem vydaly jako kladně nabité ionty, součást slunečního větru. Když se tyto ionty setkaly s pomalu se pohybujícím mezihvězdným plynem, získaly chybějící elektron a ztratily tak svůj náboj. Velká rychlost jim zůstala, proto se označují jako neutrální atomy s vysokou energií (anglicky ENA).

Zatímco pohyb elektricky nabitých částic ovlivňuje magnetické pole, na neutrální atomy magnetismus neplatí, a tak mohou letět přímo, stejně jako světlo. Část atomů se odrazí směrem ke středu sluneční soustavy, kde už na ně čeká IBEX. Jeho detektory mapují výskyt atomů s energií 10–6000 elektronvoltů a jsou schopné sledovat všechny světové (lépe řečeno vesmírné) strany.

Desetkrát jasnější „Za šest měsíců jsme pozorovali na milion ENA, což už nám umožnilo sestavit podrobnou mapu,“ říká vedoucí týmu kolem IBEX David McComas. „IBEX dosáhl skutečně pozoruhodných výsledků. Naměřené hodnoty neodpovídají žádné ze současných teorií ani žádnému z modelů popisujících tuto vzdálenou oblast,“ dodává McComas.

Na mapě je nejpřekvapivější tenký a přitom jasně zářící pás dlouhý asi tři miliardy kilometrů s šířkou v řádu statisíců kilometrů, který nebyl dosud nikdy pozorován. Údaje z Voyageru experty na něco obdobného nepřipravily. „Je to úžasné, otevírá to nový druh astronomie,“ nešetří superlativy fyzik Neil Murphy z Laboratoře tryskového pohonu NASA v Pasadeně.

„Co je skutečně šokující, je jasnost tohoto pásu,“ komentuje výsledky McComas. Vědci očekávali, že v některých oblastech se emise ENA mohou lišit až o 30 procent, ovšem pás je ještě desetkrát jasnější. Odborníci jej přirovnávají k rozžehnuté Mléčné dráze. Nikdo zatím neví, co vznik tak výrazného útvaru způsobilo. Je však jasným dokladem toho, že v některých částech heliosféry vznikají částice ENA častěji než v jiných.

Naměřené údaje podle odborníků vyvracejí teorii o vejčitě vytvarované heliosféře. „Galaktické magnetické pole je zřejmě mnohem silnější a působí na heliosféru větší silou, než jsme se dosud domnívali,“ konstatuje Goffrey Crew z MIT.

Důvodů, proč výsledky IBEX vzbudily takovou pozornost, je však víc. Když poznatky o vlastnostech obálky představující první linii obrany proti vesmírné radiaci zobecníme, můžeme lépe odhadnout, které exoplanety mohou hostit život podobný pozemskému.

***

Vesmírné překvapení

Největší šok vědcům přinesl objev proudu neutrálních atomů s vysokou energií. Existenci tak výrazného pásu nikdo nečekal. Díky údajům ze sondy IBEX mohli vědci sestavit mapy (A-E) zachycující výskyt atomů s různou energetickou hladinou. Na všech je několik miliard kilometrů dlouhý pruh jasně patrný.

Družice IBEX je plodem nové orientace NASA. Místo komplikovaných a drahých sond, jejichž případné selhání znamená až miliardové ztráty (případ Mars Observer), je v některých případech lepší rychle vyvinout a vyrobit jednoúčelový levný přístroj. Družice IBEX je přesně taková.

Satelit se na oběžnou dráhu Země dostal loni v říjnu a nyní je v polovině plánované životnosti. Už nyní ji dosažené výsledky zajišťují místo v pomyslné síni slávy. Díky jejím měřením se vědci dozvěděli, že heliosféru, vnější ochrannou soustavu naší sluneční soustavy, ovlivňuje nečekaně silné intergalaktické magnetické pole.

Autor:

Neklidné nohy či noční děs. Poruchy spánku předcházejí nemocem, říká neurolog

Premium Říká se, že dobrý spánek je sladší než med. Což naznačuje jeho hlavní funkci: nechat tělo odpočinout. A působí i coby...

Oktagon bez Rusů, zájem o ostrovy i kdo s kým o titul. Co chystá Novotný

Premium Letní turnaj na pražské Štvanici zaujal i uznávané zámořské experty, kteří se jinak výhradně věnují nejlepší soutěži...

Dnes se bavím líp i bez drog a alkoholu, říká terapeut a bývalý narkoman

Premium Jeho příběh je drsný, ale má happy end. Čtrnáctileté balancování na hraně s pervitinem, závislost, lži, prostitutky,...