Τα διαστημόπλοια Voyager 1, Voyager 2 και Cassini αποκαλύπτουν τη δομή και το σχήμα της Ηλιόσφαιρας.

Ύστερα από 55 χρόνια επιστημονικής έρευνας, οι συνδυασμένες μετρήσεις των διαστημοπλοίων
Voyager 1, Voyager 2 και Cassini αποδεικνύουν ότι οι μεταβολές του ηλιακού ανέμου εκτείνονται έως
τα όρια της ηλιόσφαιρας κατά τη διάρκεια του 11-ετούς ηλιακού κύκλου και υποδεικνύουν πως η
ηλιόσφαιρα αλληλεπιδρά με το μεσοαστρικό αέριο ως μία διαμαγνητική «φυσαλίδα» πλάσματος.

Η ανακάλυψη δημοσιεύθηκε αργά προχθές στο περιοδικό Nature Astronomy.
(a) Απεικόνιση της μορφής της ηλιακής αστρόσφαιρας (ηλιόσφαιρας) και της θέσης των διαστημοπλοίων Voyager 1
& 2 βασισμένη σε μετρήσεις των Voyagers και του Cassini. Ο Ήλιος βρίσκεται στο κέντρο. Το Voyager 1 (επάνω)
έχει περάσει στον μεσοαστρικό χώρο από τον Αύγουστο του 2012 και «αισθάνεται» τη ροή του μεσοαστρικού αερίου
(κόκκινα βέλη) και το μεσοαστρικό μαγνητικό πεδίο (γκρι γραμμές), ενώ το Voyager 2 (κάτω) βρίσκεται ακόμη μέσα
στην «ηλιοθήκη», έναν σχεδόν σφαιρικό φλοιό που λειτουργεί ως μια μεγάλης κλίμακας «δεξαμενή» πλάσματος και
σηματοδοτεί την αλληλεπίδραση της ηλιακής «φυσαλίδας» με τον μεσοαστρικό χώρο. Η χρωματική κλίμακα δείχνει
την κατανομή των ενεργητικών ουδετέρων ατόμων που καταγράφει το Cassini. Τα ενεργητικά ουδέτερα άτομα
προκύπτουν από μια διαδικασία ανταλλαγής φορτίου μεταξύ ενεργητικών ιόντων και ουδέτερων σωματιδίων και
μπορούν να λειτουργήσουν ως κομιστές σημαντικών πληροφοριών προερχόμενα από πολύ απομακρυσμένες περιοχές
της ηλιόσφαιρας. (b) Σε αντίθεση με την παλαιότερη θεωρητική αντίληψη, η μορφή της ηλιόσφαιρας είναι
περισσότερο συμμετρική και μοιάζει με μια σφαιρική «φυσαλίδα» (Image Credit: Dialynas K et al., Nature
Astronomy, 2017).

Από το 1961, το σχήμα και η αλληλεπίδραση της ηλιόσφαιρας (μια εκτεταμένη περιοχή
που κυριαρχείται από τη ροή του ηλιακού ανέμου, περιλαμβάνει το ηλιακό μας σύστημα και
εκτείνεται σε αποστάσεις ως και 120 φορές μεγαλύτερες της απόστασης Γης-Ήλιου) με το
μεσοαστρικό αέριο, περιγραφόταν στο πλαίσιο δύο σημαντικά διαφορετικών θεωρητικών
μοντέλων: ένα μοντέλο τύπου μαγνητόσφαιρας (όπως εκείνη της Γης) με μαγνητοουρά που θα
μπορούσε να εκτείνεται σε αποστάσεις μεγαλύτερες κατά τουλάχιστον 1000 φορές από την
απόσταση Γης-Ηλίου, και ένα μοντέλο που προέβλεπε μία περισσότερο συμμετρική, σχεδόν
σφαιρική δομή που αλληλεπιδρά με ένα μεγάλης κλίμακας μεσοαστρικό μαγνητικό πεδίο. Αν
και η θεωρητική έρευνα για την ηλιόσφαιρα υποστήριζε έως σήμερα πως η μορφή της θα
έμοιαζε περισσότερο με μαγνητόσφαιρας, η τελική πειραματική επιβεβαίωση πως η θεώρηση
αυτή δεν είναι ακριβής, ήρθε πρόσφατα από ερευνητές της Ακαδημίας Αθηνών και του Applied
Physics Laboratory/Johns Hopkins University, μέσω της δημοσίευσης των αποτελεσμάτων
τους στο περιοδικό Nature Astronomy στις 24 Απριλίου 2017.
Μετρήσεις Ενεργητικών Ουδετέρων Σωματιδίων (ΕΝΑ) από το πείραμα Magnetospheric
IMaging Instrument (MIMI) του διαστημοπλοίου Cassini σε συνδυασμό με μετρήσεις
ενεργητικών ιόντων από τα πειράματα Low Energy Charged Particle (LECP) στα Voyager 1
και 2, δείχνουν πως η ηλιόσφαιρα αποκρίνεται στις αλλαγές της ροής του ηλιακού ανέμου μέσα
στη διάρκεια του 11-ετούς ηλιακού κύκλου και εντός ενός σύντομου χρονικού διαστήματος,
περίπου 2-3 ετών. Η απόκριση της ηλιόσφαιρας, μάλιστα, εμφανίζει παρόμοια συμπεριφορά
σε αυτές τις αλλαγές, τόσο προς την κατεύθυνση της αιχμής της («ρύγχος»), όπου συναντά την
εισερχόμενη ροή του μεσοαστρικού αερίου, όσο και προς την αντιδιαμετρική κατεύθυνση,
εκείνη της «ουράς». Η έξοδος του Voyager 1 στο μεσοαστρικό χώρο συνοδεύτηκε από ένα
σύνολο εντυπωσιακών μετρήσεων, όπου, μεταξύ άλλων αποτελεσμάτων, διαπιστώθηκε η
ύπαρξη ενός πολύ ισχυρότερου μαγνητικού πεδίου από αυτό που αναμενόταν θεωρητικά. Τα
παραπάνω αποτελέσματα, σε συνδυασμό με την εξακρίβωση πως η πίεση του πλάσματος μέσα
στην «ηλιοθήκη» (μια περιοχή, «φλοιός», μεταξύ του κρουστικού κύματος παύσης και της
ηλιόπαυσης) είναι σημαντικά μεγαλύτερη από εκείνη του μαγνητικού πεδίου, υποδεικνύουν
πως η ηλιόσφαιρα είναι μια σχεδόν συμμετρική «φυσαλίδα» πλάσματος που εμφανίζει
διαμαγνητική συμπεριφορά: «αντιστέκεται» στη ροή του μεσοαστρικού αερίου που
περιτυλίγεται γύρω από την ηλιόσφαιρα, λίγο έως πολύ, όπως το νερό ρέει γύρω από ένα
βότσαλο σε ένα ποτάμι.

Η Ακαδημία Αθηνών συμμετέχει ενεργά στην έρευνα των ορίων του ηλιακού μας
συστήματος μέσω των ερευνητών του Γραφείου Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας και
του Ακαδημαϊκού Καθηγητή Σταμάτιου Μ. Κριμιζή, επικεφαλής του Γραφείου και των
πειραμάτων LECP στα Voyager 1 και 2, αλλά και του πειράματος MIMI στο Cassini (έως το
έτος 2015).
Επίσημες ανακοινώσεις των αποτελεσμάτων εμφανίζονται στους παρακάτω συνδέσμους:
Nature Astronomy Journal: Dialynas, K., S. M. Krimigis, D. G. Mitchell, R. B. Decker & E.
C. Roelof, The bubble-like shape of the heliosphere observed by Voyager and Cassini. Nat.
Astron. 1, 0115 (2017). https://www.nature.com/articles/s41550-017-0115
NASA News: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/nasa-s-cassini-voyager-missionssuggest-
new-picture-of-sun-s-interaction-with-galaxy
European Geosciences Union (highlighted announcement, abstracts of special, public interest,
25/04/2017): http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2017/orals/24849
Johns Hopkins University/Applied Physics Laboratory:
http://www.jhuapl.edu/newscenter/pressreleases/2017/170424.asp
Ενδεικτικές αναφορές του διεθνούς τύπου:
Άρθρο της Ashley Yeager στο Science News: : https://www.sciencenews.org/article/no-longtwisted-