ارفع الدروع - ينفجر نسيم من ذرات الهيليوم بين النجوم عبر نظامنا الشمسي

إن درع الميل للنظام الشمسي عبارة عن فقاعة مغناطيسية كبيرة تسمى "الغلاف الشمسي". وهو جزء من المجال المغناطيسي للشمس. لا أحد يعرف الأبعاد الدقيقة للغلاف الشمسي ولكنه أكبر من مدار بلوتو

أرييل آيزنهاندلر، الجمعية الفلكية الإسرائيلية

إذا كنت قد شاهدت "رحلة بين النجوم" من قبل، فأنت تعرف أهمية الدروع: عندما ينفجر نجم أو عندما يظهر شعاع الموت بالكلينغون فجأة مثل الرمح من الظلام، يصرخ القبطان بكلمتين، "ارفع الدروع!"، وكل شيء شيء على ما يرام. دروع الميل: لا تغادر المنزل بدون واحدة. صدق أو لا تصدق، ولكن النظام الشمسي لديه أيضًا مثل هذا الدرع.

إن درع الميل للنظام الشمسي عبارة عن فقاعة مغناطيسية كبيرة تسمى "الغلاف الشمسي". وهو جزء من المجال المغناطيسي للشمس. لا أحد يعرف الأبعاد الدقيقة للغلاف الشمسي، لكنه أكبر من مدار بلوتو (يقدر طوله بحوالي 100 وحدة فلكية)، جميع الكواكب التسعة موجودة بداخله.

الغلاف الشمسي مهم للحياة على كوكبنا. على سبيل المثال: منذ عدة ملايين من السنين، انجرفت مجموعة من النجوم الضخمة عبر الجزء الذي نحن فيه من مجرة ​​درب التبانة، وانفجرت النجوم، واحدًا تلو الآخر، مثل الفشار. انحرفت معظم الأشعة الكونية الناتجة عن الانفجارات، مما أدى إلى حماية البشر القدماء من حمام الإشعاع.

لكن الفقاعة ليست مثالية. ويقول عالم الفضاء إيبرهارد موبيوس من جامعة نيو هامبشاير إنه في الواقع "إنه يتسرب". "هناك أشياء تخترق." (يحدث هذا أيضًا في ستار تريك. إذا كانت الدروع غير قابلة للاختراق، فلن يكون هناك مجال للدراما.) خذ الأشعة الكونية على سبيل المثال: إنها شظايا ذرية تحطمت وتسارعت إلى سرعة الضوء بسبب انفجارات المستعرات الأعظم. ويغطي الغلاف الشمسي حوالي 90% منها؛ أما الباقي، وهو الـ 10% الأقوى، فيتغلغل داخل النظام الشمسي. الفقاعة أكثر حساسية للجزيئات المشحونة كهربائيًا. يمكن للمجالات المغناطيسية أن تحرف الجسيمات المشحونة مثل الأشعة الكونية، ولكن ليس الجزيئات المعتمة والمحايدة أو القطع الصغيرة من الغبار والصخور - فالباب مفتوح أمام هؤلاء.

لذلك: يتدفق تيار من ذرات الهيليوم المحايدة - "نسيم بين النجوم"، كما يقول موافيوس - إلى النظام الشمسي في هذه اللحظات. "التيار يأتي من اتجاه كوكبة القوس. وبما أن الذرات الموجودة في التيار غير مشحونة، فإن الفقاعة المغناطيسية لا يمكنها فعل أي شيء لإيقافها."
إن تعلم التيار أمر مهم لأنه يمكن أن يعلمنا الكثير عن الغلاف الشمسي: ما هو حجمه؟ ما مدى تسربه؟ بالإضافة إلى ذلك، يمكن للتيار أن يعلمنا عن "الأشياء" بين النجوم الكامنة هناك، كما يقول موافيوس.

يتم مراقبة التيار، الذي تم اكتشافه منذ حوالي 30 عامًا، بشكل نشط بواسطة أسطول صغير من المركبات الفضائية التابعة لوكالات الفضاء الأمريكية والأوروبية (ناسا وISA)، والتي تشمل مرصد SOHO (الشمسي والغلاف الشمسي)، ومستكشف EUVE (الأشعة فوق البنفسجية القصوى)، Ace (ACE-Advanced Composition Explorer) وخاصة Ulysses الذي يستكشف المناطق القطبية للشمس. كل واحد منهم يقيس شيئا مختلفا. على سبيل المثال، يقيس EUVE الضوء فوق البنفسجي المنتشر من التيار بينما يقوم يوليسيس بأخذ عينات من التيار نفسه عن طريق التقاط الذرات مباشرة من التيار.
لسنوات عديدة كانت خصائص التيار معروفة بشكل غامض. يقول موافيوس: "لكن القدرة التي لدينا اليوم، على النظر عن كثب إلى التيار بمساعدة هذه المركبات الفضائية الحديثة، تصنع الفارق". قاد موافيوس مؤخرًا فريقًا بحثيًا في المعهد الدولي لعلوم الفضاء (ISSI) في سويسرا. وباستخدام المعلومات الواردة من المركبة الفضائية، تمكنوا من وصف درجة الحرارة والكثافة وسرعة التيار بدقة.

ودرجة حرارة التيار 6000 درجة مئوية، وهي تقريبًا نفس درجة حرارة سطح الشمس. إذا كان الأمر كذلك، فإن المركبة الفضائية التي تحلق عبر التيار لن تذوب ولن تشعر بالحرارة. يوضح موافيوس أن الغاز الموجود في التيار رقيق للغاية. "يوجد 0.015 ذرة هيليوم في كل سنتيمتر مكعب." وعلى سبيل المقارنة، فإن الغلاف الجوي للأرض عند مستوى سطح البحر أكثر كثافة بألف مليار مليار مرة (عشرة أس 21).
وأخيرًا، تبلغ سرعة التيار 26 كم/ث، أي حوالي 93,000 كم/ساعة. تؤكد هذه الأرقام ما شكك فيه علماء الفلك منذ فترة طويلة: النظام الشمسي يصطدم بسحابة بين النجوم الضخمة.

يعتقد معظم الناس أن الفضاء فارغ، لكنه ليس كذلك. الفضاء بين النجوم مملوء بسحب الغاز. ويبلغ طول السحب في الكتاب المقدس عدة كيلومترات. ويبلغ طول السحب في الفضاء عدة سنوات ضوئية. وهي تختلف في خصائصها وتتراوح من الأسود والبارد جدًا إلى الملون والدافئ والمشرق جدًا. تولد النجوم في السحب، وترسل المزيد من هذه السحب عندما تنتهي حياتها. الغيوم بين النجوم موجودة في كل مكان، لذا ليس من المستغرب أن يواجه النظام الشمسي واحدة منها. السؤال هو: ما نوع السحابة؟

تتكون هذه السحابة، مثل معظم الأشياء في الكون، بشكل أساسي من الهيدروجين. نحن نعرف ذلك لأن الهيدروجين يلتقط الألوان الموحية من ضوء النجوم المحيطة. يستخدم علماء الفلك هذه الميزة لتتبع الخطوط العريضة للسحابة: يبلغ عرضها عدة سنوات ضوئية وهي "خشنة" عند الحواف.
وفرة الهيدروجين في السحابة لا تخترق الغلاف الشمسي بسهولة لأن ذرات الهيدروجين تتأين بواسطة الأشعة فوق البنفسجية بين النجوم. وذرات الهيدروجين، مثل الأشعة الكونية، مشحونة وبالتالي تتوقف. من ناحية أخرى، ذرات الهيليوم معظمها محايدة وبالتالي تهرب إلى النظام الشمسي.

وعلى الرغم من أن الهيليوم عنصر صغير في السحابة، إلا أنه يخبر الباحثين عن السحابة ككل. تبلغ درجة حرارة السحابة 6,000 درجة مئوية، مثل درجة حرارة تيار الهيليوم. وسرعتها هي نفسها أيضًا، وهي 26 كيلومترًا في الثانية. فإذا كانت السحابة تحتوي على خليط مقبول من الهيدروجين والهيليوم - وهو افتراض منطقي - فيجب أن تكون كثافتها الإجمالية 0.264 ذرة لكل سم مكعب.

سر؟ بالطبع لا.

هذه الأرقام مهمة. فهي ضرورية لحجم وتسرب الغلاف الشمسي. تنتفخ الفقاعة من الداخل بواسطة الرياح الشمسية وتضغط من الخارج بواسطة السحابة. هذا هو عمل التوازن. إذا كان ضغط السحابة (دالة درجة الحرارة والكثافة والسرعة) مرتفعا، فإنه يتغلب على الرياح الشمسية، ويقلص الفقاعة ويضعف دفاعنا ضد الأشعة الكونية.
ويعتقد عدد من الباحثين أنه بعد آلاف السنين سيمر النظام الشمسي بالكامل عبر هذه السحابة وسيظهر في حفرة في الفضاء منخفض الضغط، والتي وصلت إلى مثل هذه الحالة بواسطة المستعرات الأعظم منذ ملايين السنين. سوف يتوسع الغلاف الشمسي ويوفر حماية محسنة ضد الأشعة الكونية.

لاحقاً.... من تعرف؟ يمكن أن تمر سحابة أخرى وتقلص الفقاعة مرة أخرى. في نهاية المطاف، يمكن لفريق أبحاث ISSI أن يخبرنا كيف سيكون رد فعل الغلاف الشمسي.

رفع الدروع؟ الدروع السفلية؟ لم يعد الأمر خيالًا علميًا بعد الآن.

للحصول على معلومات على موقع ناسا