טלסקופ חלל חדש ימדוד את ההשפעות של רוח השמש בניסיון להבין טוב יותר היכן מסתיימת מערכת השמש שלנו ומה קורה בגבול הזה

רוח השמש מורכבת מחלקיקים טעונים הנפלטים מהשמש ונעים עם קווי השדה המגנטי שלה לעבר החלל הבין כוכבי. האזור שבו נמצאים החלקים האלה מכונה הליוספרה (heliosphere), והגבול שלו הוא האזור שבו השפעתם משתווה לעוצמתם של חלקיקים שמגיעים מכוכבים אחרים. אזור הגבול נמצא הרחק מעבר למסלוליהם של כוכבי הלכת, במרחק של כמה מאות יחידות אסטרונומיות מהשמש. ההליוספרה איננה כדורית, וצורתה נראית כקליע אקדח, בשל העובדה שהשמש, והשדה המגנטי שלה, נעים יחדיו בתוך התווך הבין כוכבי סביב מרכז הגלקסיה. ההליוספרה היא מעין מערך הגנה על מערכת השמש מחלקיקים אנרגטיים שמגיעים מבחוץ, לכן חשוב לנו להבין כיצד המנגנון הפיזיקלי שלה מתפקד.

כאשר חלקיקים כאלו מתנגשים ברוח השמש משתחררים אטומים נייטרלים בעלי אנרגיה גבוהה, המכונים energetic neutral atoms) ENA). את האנרגיה הזו אפשר למדוד במכשירים ייעודיים הנמצאים מחוץ לשדה המגנטי של כדור-הארץ, שחוסם בעצמו חלק מהאנרגיה הזו . אחת החלליות הראשונות שדגמו באופן סדיר את הקרינה מההליוספרה הייתה IBEX חללית אמריקאית שבשנת 2008, כחודשיים בלבד לאחר שהחלה למדוד את ה-ENA, זיהתה רמת אנרגיה גבוהה שאינה משתחררת מכל גבול ההליוספרה, אלא רק לאורך רצועה צרה שמקיפה את השמים. מה מיוחד ברצועה זו שמקיפה את מערכת השמש, שההתנגשויות שלה עם התווך הבין כוכבי מייצרות כל כך הרבה אנרגיה?

תיאוריות שונות ניסו להסביר את קיומה של הרצועה המסתורית, שזכתה לשם רצועת אייבקס (IBEX Ribbon) על-שם החללית שגילתה אותה, אבל ההסבר הפיזיקלי לתופעה ממשיך לחמוק מהמדענים. האם קיום הרצועה מלמד משהו על מערכת השמש שלנו, או על הסביבה שהיא נעה בתוכה? כדי לפתור את התעלומה  בחרה נאס"א משימת חלל חדשה בשם Interstellar Mapping and Acceleration Probe, או IMAP, שתפקידה לדגום, למדוד ולנתח את חלקיקי ה-ENA, ברזולוציה וברגישות הטובים פי 100 מהמדידות הקודמות, ובכך לייצר מפה מפורטת של ההליוספרה, ולעקוב אחר שינויים עם הזמן.

רמת אנרגיה גבוהה ברצועה צרה יחסית לאורך השמיים. רצועת אייבקס (מסומנת בירוק) | איור: NASA
רמת אנרגיה גבוהה ברצועה צרה יחסית לאורך השמיים. רצועת אייבקס (מסומנת בירוק) | איור: NASA

את המדידות של IMAP ינתחו ביחס למדידות של חלליות וויאג'ר 1 ו-2, שתי חלליות ותיקות שנמצאות במרחק של מאות יחידות אסטרונומיות מהשמש, ומודדות את השדה המגנטי באזור שהן נעות בו. מכיוון שרוח השמש נעה על קווי השדה המגנטי שלה, ירידה בעוצמת השדה הנמדד מציינת שהחללית נמצאת באזור ההליוספרה. מדידה מקבילה של חלקיקי ה-ENA באמצעות החללית IMAP, תוכל לקשור בין שני הפרמטרים האלו ולאפשר לבנות תיאוריה פיזיקלית שמסבירה איך ההליוספרה עובדת. מעניין לציין שויאג'ר 2 מתקדמת אל כיוון רצועת אייבקס בעוד ויאג'ר 1 נעה בכיוון אחר, דבר שיאפשר מדידות של ההליוספרה בתנאים שונים.

משימת החללית שנבחרה השבוע מיועדת לשיגור רק ב-2024, ותעלה למשלם המסים האמריקאי כחצי מיליארד דולר. את הפעלת החללית תנהל המעבדה לפיזיקה יישומית (APL) של אוניברסיטת ג׳ונס הופקינס בבולטימור בהובלת דיוויד מק׳קומאס (McComas) מאוניברסיטת פרינסטון, המתמחה בפיזסיקת הפלזסמה, שהיא הגז המיונן המרכיב את השמש. המשימה תציב את החללית בנקודת לגראנג' הראשונה (L1), במרחק של כמיליון וחצי קילומטרים  מכדור-הארץ בכיוון השמש. בנקודה זו, כוחות הכבידה שמפעילים השמש וכדור-הארץ משתווים, כך שהחללית למעשה "תקועה" במקום ויש צורך רק במעט אנרגיה כדי לשמר אותה במסלול הזה.

0 תגובות