A borda do Sistema Solar é definida pela heliosfera e sua heliopausa. A heliopausa marca a região onde o meio interestelar interrompe o vento solar que sai. Mas apenas duas naves espaciais, a Voyager 1 e a Voyager 2, viajaram até à heliopausa. Como resultado, os cientistas não têm certeza sobre a extensão da heliopausa e suas outras propriedades.
Alguns cientistas estão interessados em aprender mais sobre esta região e estão a desenvolver um conceito de missão para a explorar.
A heliosfera desempenha um papel crítico no Sistema Solar. A heliosfera do Sol é um escudo contra a radiação cósmica galáctica que chega, como a de supernovas poderosas. A heliopausa marca a extensão do poder protetor da heliosfera. Além dela, a radiação cósmica galáctica é desimpedida.
“Queremos saber como a heliosfera protege os astronautas e a vida em geral da radiação galáctica prejudicial, mas isso é difícil de fazer quando ainda nem sabemos a forma do nosso escudo.”
Marc Kornbleuth, Universidade de Boston
Não há uma compreensão geral da forma e extensão da heliosfera e da heliopausa. Um novo estudo pretende abordar esta questão através da concepção de uma sonda que viajaria para além desta região para encontrar as respostas necessárias.
O estudo é “Detecções interestelares complementares da Heliocauda”, publicado em Frontiers in Astronomy and Space Sciences. A autora principal é Sarah Spitzer, pesquisadora de pós-doutorado no Departamento de Ciências e Engenharia Climáticas e Espaciais da Universidade de Michigan.
“Sem essa missão, seremos como peixinhos dourados tentando entender o aquário por dentro”, disse Spitzer.
A heliopausa protege tudo dentro dela da radiação cósmica galáctica, incluindo os nossos astronautas que deixam a magnetosfera protetora da Terra. “Queremos saber como a heliosfera protege os astronautas e a vida em geral da radiação galáctica prejudicial, mas isso é difícil de fazer quando ainda nem sabemos a forma do nosso escudo”, disse Marc Kornbleuth, cientista pesquisador da Universidade de Boston. e coautor do estudo.
A forma da heliosfera vem da interação entre o vento solar do Sol e o meio interestelar local (LISM). O LISM é feito de plasma, poeira e partículas neutras. Duas nuvens no LISM dominam nossa região do espaço: a Nuvem Interestelar Local e a Nuvem G, lar do sistema Alpha Centauri. Duas outras nuvens, a Nuvem AQL e a Nuvem Azul, estão próximas. As nuvens são regiões onde o LISM é mais denso.
O problema que os cientistas enfrentam é que não podemos aprender muito mais sobre a forma da heliosfera e a sua relação com o LISM e as suas nuvens sem sair da heliosfera. Embora as Voyager 1 e 2 tenham superado enormemente as expectativas mais febris ao durar tanto tempo e deixar a heliosfera, elas estão perto do fim. Seus instrumentos não funcionam como antes e, mesmo assim, essas espaçonaves foram construídas na década de 1970. Nem é preciso dizer que a tecnologia avançou desde então.
O que precisamos é de uma espaçonave construída especificamente para isso, que possa deixar a heliosfera quando e onde quisermos. É claro que essa é uma jornada extremamente longa e que cumpriria outros objetivos científicos ao longo do caminho. Mas, ao contrário das sondas Voyager, que foram enviadas para estudar os planetas e só chegaram ao LISM por pura teimosia, esta sonda seria concebida principalmente para explorar a heliopausa.
“Uma futura missão de sonda interestelar será a nossa primeira oportunidade de realmente ver a nossa heliosfera, a nossa casa, do exterior, e de compreender melhor o seu lugar no meio interestelar local,” disse o autor principal Spitzer.
A ideia já existe há algum tempo. Em 2021, os cientistas desenvolveram um conceito de missão para tal sonda. Chamaram-lhe Sonda Interestelar e disseram que embarcaria numa viagem de 50 anos até ao LISM. Eles disseram que isso iria “… fornecer o primeiro ponto de vista real do nosso sistema vital a partir do exterior”. Poderia ser lançado em 2036 e viajar a uma velocidade máxima de 7 UA por ano. Isso é cerca de um bilhão de quilômetros por ano.
O ponto de saída é uma diferença crítica entre a proposta de 2021 e esta. A proposta de 2021 afirmava que a sonda deveria “capturar uma vista lateral da heliopausa para caracterizar a forma, de preferência perto de 45° fora da direção do nariz da heliopausa em (7°N, 252°E) nas coordenadas da eclíptica da Terra”.
Os autores deste novo artigo dizem que a equipe da Sonda Interestelar errou no ponto de saída. “No entanto, este relatório assume que uma trajetória da sonda próxima de 45 graus do nariz da heliocauda, ou da frente do movimento direcional do Sol, é ideal”, escrevem. Spitzer e seus colegas examinaram a questão e chegaram a uma conclusão diferente. Eles investigaram seis trajetórias diferentes para uma sonda, do nariz à cauda. Eles concluíram que uma visão lateral é melhor.
“Se você quiser descobrir até que ponto sua casa se estende, sair pela porta da frente e tirar uma foto da calçada provavelmente não é sua melhor opção. A melhor maneira é sair pela porta lateral para ver quanto tempo é da frente para trás”, disse o coautor Kornbleuth. Este ponto de vista proporcionará os melhores resultados científicos e uma visão da forma da heliosfera.
“Compreender a forma da heliosfera requer uma compreensão da heliocauda, uma vez que a forma é altamente dependente da heliocauda e das suas interações LISM”, escrevem os autores no seu artigo. “A missão da Sonda Interestelar é uma oportunidade ideal para medição ao longo de uma trajetória que passa pela heliocauda, através do flanco…”
Há outra razão convincente para seguir essa trajetória. Os investigadores pensam que o plasma do LISM pode entrar na heliosfera através da sua cauda devido à reconexão magnética. Se isso for verdade, a sonda poderia coletar amostras do LISM duas vezes: uma vez dentro da heliosfera e outra fora dela.
A equipe também propôs que duas sondas fossem enviadas para além da heliosfera. Um teria uma trajetória na direção do nariz e o outro teria uma trajetória heliotailward. Isso iria “… produzir uma imagem mais completa da forma da heliosfera e ajudar-nos a compreender melhor as suas interações com o LISM”, explicam eles no seu artigo.
“Essa análise exigiu muita persistência. Começou pequeno e se tornou um grande recurso para a comunidade”, disse a coautora do estudo, Susan Lepri.
A equipe por trás da proposta diz que a Sonda Interestelar será uma missão de 50 anos que viajará 400 unidades astronômicas. Poderia potencialmente viajar muito mais longe, até 1.000 unidades astronômicas. Segundo os pesquisadores, isso nos daria uma visão inédita da heliosfera e do LISM.
