На відстані вісімнадцяти мільярдів кілометрів - більш ніж у чотири рази більше відстані від нас до Плутона, знаходиться межа магнітного міхура нашої Сонячної системи, геліопаузи. Тут магнітне поле Сонця, що простягнулося крізь простір, як невидима павутина, сходить нанівець. Починається міжзоряний простір.
Ми все ще мало знаємо про те, що лежить за цим кордоном. На щастя, шматочки міжзорного простору можуть потрапити до нас, пройшовши прямо через цей кордон і пробравшись до Сонячної системи.
Нова місія НАСА вивчатиме світло від міжзоряних частинок, які потрапили в нашу Сонячну систему, щоб дізнатися про околиці нашого міжзоряного простору. Місія, що отримала назву Spatial Heterodyne Interferometric Emission Line Dynamics Spectrometer, або SHIELDS, отримає свою першу можливість стартувати на борту суборбітальної ракети з полігону White Sands в Нью-Мексико 19 квітня 2021 року.
Вся наша сонячна система дрейфує в області, очищена стародавніми вибухами наднових. Астрономи називають цю область Місцевим (локальним) Бульбашкою, продовженою ділянкою простору довжиною близько 300 світлових років у спіральному рукаві Оріона нашої галактики Чумацький Шлях. Він містить сотні зірок, включаючи наше власне Сонце.
Ми подорожуємо цим міжзоряним морем на нашому надійному кораблі, геліосфері. Земля обертається навколо Сонця, при цьому сама Сонячна система, укладена в геліосферу, мчить через Місцевий Міхур зі швидкістю близько 23 кілометрів на секунду. Міжзоряні частинки б'ють по краю нашої геліосфери, як дощ по вітровому склу.
Наша геліосфера більше схожа на гумовий пліт, ніж на дерев'яний вітрильник: її оточення формує її форму. Вона стискається в точках тиску, розширюється там, де тиск менший. Саме те, як і де деформується оболонка нашої геліосфери, дає нам ключ до розуміння природи міжзоряного простору за її межами. Цей кордон - і будь-які деформації в ньому - це те, що шукають вчені місії SHIELDS.
SHIELDS - це телескоп, який буде запускатися на борту зондуючої ракети, невеликого транспортного засобу, який летить в космос на декількох хвилин спостереження, перш ніж впасти назад на Землю. Команда дослідників запустила більш ранню ітерацію телескопа в рамках місії HYPE в 2014 році, і після зміни конструкції вони готові до запуску знову.
SHIELDS вимірюватиме світло від особливої популяції атомів водню, що приходить з міжзоряного простору. Ці атоми нейтральні, зі збалансованим числом протонів і електронів. Нейтральні атоми можуть перетинати лінії магнітного поля, тому вони просочуються через геліопаузу в нашу сонячну систему майже недоторканими.
Невеликі ефекти цього перетину кордону є ключем до техніки SHIELDS. Заряджені частинки обтікають геліопаузу, утворюючи бар'єр. Нейтральні частинки з міжзоряного простору повинні пройти через цю перешкоду, яка змінює їх траєкторії. SHIELDS були розроблені для реконструкції траєкторій нейтральних частинок, щоб визначити, звідки вони прийшли і що вони бачили по дорозі.
Через кілька хвилин після запуску SHIELDS досягнуть своєї пікової висоти близько 300 кілометрів від землі, набагато вище поглинаючого ефекту земної атмосфери. Направивши свій телескоп на ніс геліосфери, місія виявить світло від прибуваючих атомів водню. Вимірювання того, як довжина хвилі цього світла розтягується або стискається, показує швидкість частинок. Загалом, SHIELDS створить карту, щоб відновити форму і мінливу щільність матерії в геліопаузі.
Вчені сподіваються, що ці дані допоможуть відповісти на болісні запитання про те, що таке міжзоряний простір.
Наприклад, астрономи вважають, що Локальний Бульбашка в цілому приблизно на 1/10 щільніше, ніж більша частина іншого головного диска галактики. Але ми не знаємо подробиць - наприклад, розподілена матерія в Локальному Пузирі рівномірно або згустилася в щільні кишені, оточені нічим?
Астрономи також мало знають про магнітне поле галактики. Але воно має залишити слід у нашій геліосфері, який SHIELDS зможе виявити.
Нарешті, вивчення того, як виглядає наша поточна ділянка міжзоряного простору, може бути корисним керівництвом для (віддаленого) майбутнього. Наша сонячна система просто проходить через нашу поточну ділянку простору. Приблизно через 50 000 років ми вийдемо з Місцевого Пузиря і вирушимо невідомо куди.