ขอบที่ยับย่นของระบบสุริยะ

 

ตำแหน่งของยานวอยยาจเจอร์ 1 และ 2 ซึ่งพ้นระบบสุริยะออกสู่ห้วงอวกาศระหว่างดวงดาวแล้ว

     มนุษยชาติได้เอื้อมไปถึงห้วงอวกาศระหว่างดวงดาวเพียงสองครั้งเท่านั้น ต้องขอบคุณยานวอยยาจเจอร์ 1 และ 2 ซึ่งเดินทางในอวกาศมานานกว่า 45 ปีแล้ว ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ยานทั้งสองได้ข้ามรอยต่อที่เรียกว่า termination shock และ heliospause ซึ่งเรียกได้ว่าเป็นขอบของระบบสุริยะ ที่ซึ่งพลาสมาที่มีกำเนิดจากดวงอาทิตย์ไม่ได้มีอิทธิพลอีกต่อไป ขณะนี้งานวิจัยใหม่ได้เผยให้เห็นบางสิ่งที่คาดไม่ถึงเกี่ยวกับรอยต่อเหล่านี้ พวกมันไม่ได้ราบเรียบแต่จริงๆ แล้วหยักยับย่น

     พื้นที่มีลมสุริยะมีอิทธิพลจะเรียกว่า เฮลิโอสเฟียร์(heliosphere) แม้ว่าชื่อจะมีคำว่า sphere แต่มันก็เป็นทรงกลมเพียงแค่ด้านเดียว อีกด้านนั้นเรียวยาวเหมือนกับหางของดาวหาง ยานวอยยาจเจอร์ได้ข้ามผ่านด้านที่เป็นทรงกลมซึ่งอยู่ใกล้โลกกว่าอย่างมาก ในตอนแรก ยานบินทะลุผ่าน termination shock ที่ซึ่งลมสุริยะมีความเร็วลดลงจนเหลือแค่ความเร็วเสียง จากนั้นก็เป็น เฮลิโอพอส ซึ่งลมสุริยะถูกผลักดันกลับโดยตัวกลางในห้วงอวกาศที่ไหลไปทั่วทางช้างเผือก

     วอยยาจเจอร์ 1 ข้ามรอยต่อนี้ในปี 2012 และวอยยาจเจอร์ 2 ก็ข้ามต่อมาในปี 2018 ได้ให้แง่มุมที่จำเป็นเกี่ยวกับพื้นที่เหล่านี้ แต่ปฏิบัติการอื่นๆ ก็ไม่จำเป็นต้องบินไปไกลขนาดนั้นเพื่อสำรวจเฮลิโอพอส ปฏิบัติการ IBEX(Interstellar Boundary Explorer) ของนาซาซึ่งโคจรตามโลก แต่ตามรอยการเปลี่ยนแปลงที่ขอบของระบบสุริยะได้

     นักดาราศาสตร์ที่นำโดย Eric Zirnstein นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยพรินซตันใช้เหตุการณ์พิเศษที่เกิดขึ้นตลอดหกเดือนในปี 2014 เมื่อแรงดันลมสุริยะเพิ่มขึ้น 50% เพื่อตรวจสอบรูปร่าง termination shock และเฮลิโอพอส  

ภาพสามมิติแสดง termination shock และเฮลิโอพอส เผยให้เห็นระลอกขนาดมหึมาบนพื้นผิวทั้งสองบริเวณ

     ข้อมูลได้แสดงว่าคลื่นอนุภาคได้ไปถึงเฮลิโอพอสในปี 2015 สร้างระลอกคลื่นไปทั่วรอยต่อยาว 1.5 พันล้านกิโลเมตร จากนั้นอนุภาคในหน้าคลื่น(front) ที่สะท้อนกลับไป ชนกับอนุภาคที่เดินทางหลั่งไหลตามมา สร้างพายุอะตอมเป็นกลางพลังงานสูงที่ท่วมท้นพื้นที่ระหว่าง termination shock กับ เฮลิโอพอส เมื่อหน้าคลื่นสะท้อนเดินทางกลับมา ปรากฏการณ์นี้ทำให้เฮลิโอพอสที่วอยยาจเจอร์ 1 ทิ้งไว้ข้างหลัง ได้ขยับขยายออกไปประมาณ 750 ล้านกิโลเมตร เมื่อเทียบกับตำแหน่งในปี 2012(122 AU ไปเป็น 131 AU) วอยยาจเจอร์ 1 ยังคงอยู่ในห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว(ที่ 136 AU) แต่เฮลิโอพอสก็อาจจะขยับไปใกล้ยานมากขึ้น

     ส่วนการตรวจสอบในทิศทางของวอยยาจเจอร์ 2 กลับมีความคลาดเคลื่อนมากกว่า ยานน่าจะต้องเดินทางอีกไกลเพื่อไปถึงห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว เป็นที่ทราบกันดีว่า รอยต่อระหว่างดวงอาทิตย์กับกาแลคซีส่วนที่เหลือมีขนาดที่เปลี่ยนแปลงตามกิจกรรมของดวงอาทิตย์ที่เปลี่ยนแปลงในวัฎจักร 11 ปี การศึกษานี้ก็แสดงว่าการเปลี่ยนแปลงอาจจะซับซ้อนกว่าที่คิดไว้อย่างมาก และเฮลิโอพอสก็เป็นพื้นที่ที่ยับย่นเป็นระลอก แทนที่จะเป็นพื้นที่เรียบ

ภาพจากศิลปินแสดงห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว(interstellar space) มีปฏิสัมพันธ์กับเฮลิโอพอส(heliopause; สีฟ้า) และ termination shock(สีแดง)

      อย่างไรก็ตาม ในปี 2025 จะมีการนำส่งยานลำใหม่ออกสู่อวกาศเพื่อตรวจสอบการเปล่งคลื่นจากอะตอมเป็นกลางพลังงานสูงด้วยความแม่นยำที่สูงขึ้น และครอบคลุมช่วงพลังงานที่กว้างขึ้น ซึ่งทีมบอกว่าน่าจะช่วยตอบคำถามบางส่วนเกี่ยวกับฟองอิทธิพลดวงอาทิตย์ที่แปลกประหลาดที่ปกป้องระบบดาวเคราะห์ขนาดเล็กของเราจากความแปลกแยกของอวกาศไว้ งานวิจัยเผยแพร่ใน Nature Astronomy

แหล่งข่าว iflscience.com : there are ripples at the boundary of interstellar space
                sciencealert.com : strange ripples have been detected at the edge of the solar system