Wszystkie dotychczasowe hipotezy, tłumaczące obecność Wstęgi, odwoływały się do stosunkowo bliskich zjawisk, zachodzących na peryferiach Układu Słonecznego. Ostatnio pojawiła się jednak inna hipoteza: “Wstęga istnieje, ponieważ Słońce zbliża się do granicy bardzo gorącego obłoku materii międzygwiazdowej” – mówi prof. dr hab. Stanisław Grzędzielski z Centrum Badań Kosmicznych PAN.
Sonda IBEX, wystrzelona przez NASA na orbitę okołoziemską w październiku 2008 roku, obserwuje rozkład strumieni energetycznych atomów neutralnych (Energetic Neutral Atoms, ENA). Atomy te powstają, gdy protony gorącego gazu mieszając się z atomami gazu neutralnego wychwycą z nich elektrony.
ENA nie mają ładunku elektrycznego, dlatego nie reagują na obecność pól magnetycznych i poruszają się po torach prostych. W okolice Ziemi docierają niewielkie ilości tych atomów – detektory satelity IBEX rejestrują od kilku ENA na sekundę do jednego na godzinę.
Przed wystrzeleniem IBEX-a oczekiwano, że najwięcej neutralnych atomów będzie napływać z kierunku, w którym porusza się Układ Słoneczny, a najmniej z przeciwnego. Nikt nie przypuszczał, że dane z nowego satelity ujawnią gigantyczną strukturę w kształcie niedomkniętego pierścienia.
W ostatnich miesiącach pojawiło się aż sześć propozycji wyjaśnienia pochodzenia Wstęgi – wszystkie odwoływały się do zjawisk związanych z polem magnetycznym, zachodzących na granicy heliosfery lub w jej pobliżu.
Heliosfera to wielki bąbel w gazie lokalnego ośrodka międzygwiazdowego – efekt rozpychającego działania wiatru słonecznego (zjonizowanych cząstek emitowanych we wszystkich kierunkach przez Słońce). “Gdyby ENA tworzyły się przy granicy heliosfery, powstawałyby dość blisko, w odległości kilkuset jednostek astronomicznych od Słońca. Nasza hipoteza zakłada, że w rzeczywistości rodzą się znacznie dalej” – wyjaśnia doc. dr hab. Andrzej Czechowski z CBK PAN.
Naukowcy z CBK PAN przypuszczają, że ENA powstają w wyniku procesów zachodzących na granicy dwóch obłoków międzygwiazdowych: chłodnego Lokalnego Obłoku Międzygwiazdowego o temperaturze 6000-7000 kelwinów (to przez niego przedziera się obecnie Układ Słoneczny) oraz bardzo gorącego Lokalnego Bąbla o temperaturze ok. miliona kelwinów (Lokalny Obłok Międzygwiazdowy znajduje się w jego wnętrzu).
Lokalny Bąbel ma rozmiary kilkuset lat świetlnych i prawdopodobnie jest pozostałością po serii wybuchów supernowych. Znajdujące się w nim protony o dużych energiach oddziałują z neutralnym wodorem z Lokalnego Obłoku Międzygwiazdowego i właśnie ten proces prowadzi do powstania ENA. “Jeśli nasza hipoteza jest poprawna, IBEX jest pierwszym instrumentem bezpośrednio analizującym drobiny materii pochodzące z sąsiedniego obłoku galaktycznego” – mówi doc. dr hab. Maciej Bzowski, kierownik polskiego zespołu uczestniczącego w misji IBEX.
Proces kreacji ENA powinien zachodzić na całej powierzchni styku obu obłoków, dlaczego więc na niebie obserwujemy wielki pierścień? “To złudzenie, efekt geometryczny wzmocniony przez fakt, że Układ Słoneczny porusza się w kierunku granicy między obłokami” – wyjaśnia prof. Grzędzielski.
Jeśli powierzchnia styku obłoków jest płaska lub – lepiej – nieco wygięta w stronę Ziemi, wówczas warstwa graniczna, w której powstają ENA, wydaje się najcieńsza w kierunku ruchu, a grubsza po bokach. Z nieco podobnym efektem mamy do czynienia w przypadku ziemskiej atmosfery. Otacza ona naszą planetę powłoką jednorodnej grubości, jeśli jednak astronauta na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej spojrzy nie w kierunku środka Ziemi, a w pobliże horyzontu, zobaczy znacznie grubszą warstwę gazu.
Opracowane w CBK PAN modele sugerują, że granica między obłokami chłodnym i gorącym może być od nas odległa nie o kilka lat świetlnych, jak dotychczas przypuszczano, lecz zaledwie o 500-2000 jednostek astronomicznych. Oznacza to, że być może już w przyszłym wieku Układ Słoneczny wniknie do wnętrza obłoku międzygwiazdowego o temperaturze miliona stopni.
“Słońce na swej drodze wokół centrum Naszej Galaktyki często przecina takie obłoki” – uspokaja prof. Grzędzielski i podkreśla, że mają one bardzo małą gęstość, mniejszą od najlepszej próżni laboratoryjnej. Prawdopodobnym efektem wejścia w gorący obłok będzie skurczenie się heliosfery i nieznaczne zwiększenie strumienia promieniowania kosmicznego docierającego w okolice Ziemi. “Być może przyszłe pokolenia będą musiały projektować urządzenia elektroniczne nieco bardziej odporne na promieniowanie kosmiczne” – dodaje prof. Grzędzielski.
Sonda IBEX (Interstellar Boundary Explorer), wystrzelona przez amerykańską agencję kosmiczną NASA i wyposażona w dwa czułe detektory ENA, jest pierwszym satelitą do pomiarów strumieni energetycznych neutralnych atomów dochodzących z całego nieba. IBEX ma rozmiary zbliżone do koła autobusowego; krąży wokół Ziemi po silnie eliptycznej orbicie (15 000 x 300 000 km) o czasie obiegu około ośmiu dni. Główna część misji będzie trwała dwa lata z możliwością wydłużenia, co pozwoliłoby poznać dynamikę procesów odpowiedzialnych za powstawanie ENA.
Autor: Źródło: PAP – Nauka w Polsce