NASA enviará cohete para inspeccionar “el parabrisas” en el límite del sistema solar

A once mil millones de millas de distancia, más de cuatro veces la distancia de nosotros a Plutón, se encuentra el límite de la burbuja magnética de nuestro sistema solar, la heliopausa. Aquí, el campo magnético del Sol, que se extiende a través del espacio como una telaraña invisible, se esfuma hasta desaparecer. Comienza el espacio interestelar.

“Es realmente el límite más grande de este tipo que podemos estudiar”, dijo Walt Harris, físico espacial de la Universidad de Arizona en Tucson.

Todavía sabemos poco sobre lo que se encuentra más allá de este límite. Afortunadamente, pueden llegar a nosotros trozos de espacio interestelar , que atraviesan esta frontera y se abren camino hacia el sistema solar.

Una nueva misión de la NASA estudiará la luz de las partículas interestelares que se han desplazado a nuestro sistema solar para conocer los lugares más cercanos del espacio interestelar. La misión, llamada Espectrómetro de dinámica de línea de emisión interferométrica espacial heterodina, o SHIELDS, tendrá su primera oportunidad de lanzarse a bordo de un cohete suborbital desde el White Sands Missile Range en Nuevo México el 19 de abril de 2021.

Todo nuestro sistema solar está a la deriva en un grupo de nubes, un área despejada por antiguas explosiones de supernovas. Los astrónomos llaman a esta región la Burbuja Local, una parcela alargada del espacio de unos 300 años luz de largo dentro del brazo en espiral de Orión de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Contiene cientos de estrellas, incluido nuestro propio Sol.

Viajamos por este mar interestelar en nuestra confiable nave, la heliosfera, una burbuja magnética mucho más pequeña (aunque todavía gigantesca) A medida que orbitamos el Sol, el propio sistema solar, encerrado en la heliosfera, atraviesa la Burbuja Local a unas 52.000 millas por hora (23 kilómetros por segundo). Las partículas interestelares golpean la nariz de nuestra heliosfera como lluvia contra un parabrisas.

Nuestra heliosfera se parece más a una balsa de goma que a un velero de madera: su entorno moldea su forma. Se comprime en los puntos de presión, se expande donde cede. Exactamente cómo y dónde se deforma el revestimiento de nuestra heliosfera nos da pistas sobre la naturaleza del espacio interestelar fuera de él. Este límite, y cualquier deformidad en él, es lo que busca Walt Harris, investigador principal de la misión SHIELDS.

SHIELDS es un telescopio que se lanzará a bordo de un cohete sonda, un pequeño vehículo que vuela al espacio durante unos minutos de tiempo de observación antes de volver a la Tierra. El equipo de Harris lanzó una versión anterior del telescopio como parte de la misión HYPE en 2014 y, después de modificar el diseño, están listos para lanzarse nuevamente.

SHIELDS medirá la luz de una población especial de átomos de hidrógeno originaria del espacio interestelar. Estos átomos son neutros, con un número equilibrado de protones y electrones. Los átomos neutros pueden cruzar las líneas del campo magnético, por lo que se filtran a través de la heliopausa y entran en nuestro sistema solar casi sin inmutarse, pero no del todo.

Los pequeños efectos de este cruce de límites son clave para la técnica de SHIELDS. Las partículas cargadas fluyen alrededor de la heliopausa, formando una barrera. Las partículas neutrales del espacio interestelar deben atravesar este guante, que altera sus trayectorias. SHIELDS fue diseñado para reconstruir las trayectorias de las partículas neutrales para determinar de dónde vinieron y qué vieron en el camino.

Unos minutos después del lanzamiento, SHIELDS alcanzará su altitud máxima de aproximadamente 186 millas (300 kilómetros) del suelo, muy por encima del efecto absorbente de la atmósfera terrestre. Apuntando su telescopio hacia la nariz de la heliosfera, detectará la luz de los átomos de hidrógeno que llegan. Medir cómo se estira o contrae la longitud de onda de esa luz revela la velocidad de las partículas. En total, SHIELDS producirá un mapa para reconstruir la forma y la densidad variable de la materia en la heliopausa.

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Harris espera que los datos ayuden a responder preguntas tentadoras sobre cómo es el espacio interestelar.

Por ejemplo, los astrónomos piensan que la burbuja local en su conjunto es aproximadamente una décima parte de la densidad de la mayor parte del resto del disco principal de la galaxia. Pero no conocemos los detalles, por ejemplo, ¿la materia en la burbuja local está distribuida de manera uniforme o agrupada en densos bolsillos rodeados de nada?

“Hay mucha incertidumbre acerca de la fina estructura del medio interestelar; nuestros mapas son bastante toscos“, dijo Harris. “Conocemos los contornos generales de estas nubes, pero no sabemos qué está sucediendo dentro de ellas”.

Los astrónomos tampoco saben mucho sobre el campo magnético de la galaxia. Pero debería dejar una marca en nuestra heliosfera que SHIELDS pueda detectar, comprimiendo la heliopausa de una manera específica en función de su fuerza y ​​orientación.

Finalmente, aprender cómo es nuestra trama actual del espacio interestelar podría ser una guía útil para el futuro (distante). Nuestro sistema solar está atravesando nuestro actual parche de espacio . En unos 50.000 años, estaremos saliendo de la Burbuja Local y hacia quién sabe qué.

“Realmente no sabemos cómo es esa otra nube, y no sabemos qué sucede cuando cruzas un límite hacia esa nube“, dijo Harris. “Hay mucho interés en comprender lo que es probable que experimentemos a medida que nuestro sistema solar hace esa transición”.

No es que nuestro sistema solar no lo haya hecho antes. Durante los últimos cuatro mil millones de años, explica Harris, la Tierra ha atravesado una variedad de entornos interestelares. Es solo que ahora estamos aquí, con las herramientas científicas para documentarlo.

“Solo estamos tratando de comprender nuestro lugar en la galaxia y hacia dónde nos dirigimos en el futuro”, dijo Harris.