Ilustración de una heliosfera proyectada por rayos cósmicos desde más allá de nuestro sistema solar. Fuente: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Laboratorio de imágenes conceptuales
A once mil millones de millas de distancia, más de cuatro veces la distancia de nosotros a Plutón, se encuentra el límite de la heliopausa, la burbuja magnética de nuestro sistema solar. Aquí, el campo magnético del Sol, que se extiende a través del espacio como una telaraña invisible, desaparece en la nada. Comienza el espacio interestelar.
“Esta es realmente la frontera más grande de este tipo que podemos explorar”, dijo Walt Harris, físico espacial de la Universidad de Arizona en Tucson.
Todavía no sabemos mucho sobre lo que hay más allá de esa frontera. Afortunadamente, fragmentos de espacio interestelar pueden llegar hasta nosotros cruzando esta frontera y entrando en el sistema solar.
La nueva misión de la NASA estudiará la luz de las partículas interestelares que han ingresado a nuestro sistema solar para conocer las áreas más cercanas del espacio interestelar. La misión, conocida como Espectrómetro de dinámica de línea de emisión interferométrica espacial heterodina o SHIELDS, tendrá su primera oportunidad de lanzar un cohete suborbital desde el rango de misiles White Sands en Nuevo México el 19 de abril de 2021.
Todo nuestro sistema solar está a la deriva en un cúmulo de nubes, un área despejada por antiguas explosiones de supernovas. Los astrónomos llaman a esta región la Burbuja Local, una trama longitudinal de unos 300 años luz en el brazo espiral de Orión de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Contiene cientos de estrellas, incluido nuestro propio sol.
Navegamos por este mar interestelar en nuestro barco de confianza, la heliosfera, una burbuja magnética mucho más pequeña (aunque todavía gigantesca) que explotó el sol. A medida que giramos alrededor del Sol, el propio Sistema Solar, encerrado en la heliosfera, pasa a través de la Burbuja Local a aproximadamente 52,000 millas por hora (23 km por segundo). Las partículas interestelares se adhieren a la nariz de nuestra heliosfera como lluvia en el parabrisas.
Nuestra heliosfera se parece más a una balsa de goma que a un velero de madera: su entorno da forma a su forma. Aprieta en los puntos de presión y se ensancha donde alivia. Exactamente cómo y dónde se deforma el revestimiento de nuestra heliosfera nos da pistas sobre la naturaleza del espacio interestelar más allá. Esta frontera, y todas sus deformaciones, es lo que busca Walt Harris, investigador principal de SHIELDS.
SHIELDS es un telescopio que despegará a bordo de un cohete sonda, un pequeño vehículo que vuela al espacio durante unos minutos de observación antes de volver a caer a la Tierra. El equipo de Harris lanzó una versión anterior del telescopio como parte de la misión HYPE en 2014 y, después de modificar el diseño, está listo para ser lanzado nuevamente.
SHIELDS medirá la luz de una población especial de átomos de hidrógeno derivados del espacio interestelar. Estos átomos son neutros, con un número equilibrado de protones y electrones. Los átomos neutros pueden cruzar las líneas del campo magnético, por lo que pasan a través de la heliopausa hacia nuestro sistema solar casi invariablemente, pero no completamente.
Ilustración de una burbuja local. Fuente: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA
Los pequeños efectos de este cruce de fronteras son clave para la técnica SHIELDS. Las moléculas cargadas orbitan alrededor de la heliopausa para formar una barrera. Las partículas neutrales del espacio interestelar deben atravesar este guante, que cambia su camino. SHIELDS fue diseñado para reconstruir las trayectorias de partículas neutrales para determinar de dónde vinieron y qué vieron en el camino.
Minutos después del despegue, SHIELDS alcanzará su punto máximo a unos 300 kilómetros sobre el suelo, muy por encima de la influencia absorbente de la atmósfera terrestre. Al apuntar su telescopio hacia la nariz de la heliosfera, detectará la luz de los átomos de hidrógeno entrantes. Medir cómo se estira o contrae la longitud de onda de esta luz revela la velocidad de las partículas. En general, SHIELDS creará un mapa para reconstruir la forma y la densidad variable de la materia en la heliopausa.
Harris espera que los datos ayuden a responder preguntas tentadoras sobre cómo es el espacio interestelar.
Por ejemplo, los astrónomos creen que la burbuja local en su conjunto tiene aproximadamente 1/10 de la densidad de la mayor parte del resto del disco principal de la galaxia. Pero no conocemos los detalles, por ejemplo, ¿la materia en la burbuja local está distribuida uniformemente o se concentra en bolsas densas rodeadas de nada?
“Hay mucha incertidumbre sobre la estructura sutil del medio interestelar; nuestros mapas son un poco primitivos”, dijo Harris. “Conocemos el contorno general de estas nubes, pero no sabemos qué está pasando en ellas”.
Los astrónomos también saben poco sobre el campo magnético de la galaxia. Sin embargo, debería dejar una marca en nuestra heliosfera que SHIELDS puede detectar comprimiendo la heliopausa de una manera específica en función de su fuerza y orientación.
Finalmente, conocer nuestra carta interestelar actual puede ser una guía útil para el futuro (lejano). Nuestro sistema solar está atravesando nuestro actual parche de espacio. En unos 50.000 años, saldremos de la burbuja local y llegaremos a quién sabe qué.
“Realmente no sabemos qué es la otra nube, y no sabemos qué sucede cuando cruzas la línea en esa nube”, dijo Harris. “Hay mucho interés en comprender lo que es probable que experimentemos cuando nuestro sistema solar haga este cambio”.
Esto no significa que nuestro sistema solar no haya hecho esto antes. Harris explica que la Tierra ha pasado por varios entornos interestelares en los últimos cuatro mil millones de años. Estamos aquí ahora, con las herramientas científicas para documentarlo.
“Solo estamos tratando de comprender nuestro lugar en la galaxia y hacia dónde vamos en el futuro”, dijo Harris.
Proporcionado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA