Los científicos llaman heliosfera a la región del espacio influenciada por el Sol, pero sin una sonda interestelar saben poco sobre su forma. La heliosfera, la región del espacio influenciada por el Sol, está a más de cien veces la distancia entre el Sol y la Tierra.
El Sol es una estrella que emite constantemente una corriente constante de plasma, un gas ionizado de alta energía llamado viento solar. Además del viento solar constante, el sol también emite ocasionalmente erupciones de plasma llamadas eyecciones de masa coronal, que pueden contribuir a la aurora, y ráfagas de luz y energía llamadas llamaradas.
El plasma que emana del sol se expande en el espacio junto con el campo magnético del sol. Juntos forman la heliosfera dentro del medio interestelar local circundante: plasma, partículas neutras y polvo que llenan el espacio entre las estrellas y sus respectivas astrosferas.
La heliosfera bloquea muchos de los rayos cósmicos que se muestran como rayas brillantes en esta imagen animada, impidiéndoles llegar a los planetas de nuestro sistema solar. Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA/Laboratorio de imágenes conceptuales
Los ocho planetas conocidos del sistema solar, el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter y el cinturón de Kuiper (la banda de objetos celestes más allá de Neptuno que incluye al planetoide Plutón) se encuentran todos en la heliosfera. La heliosfera es tan grande que los objetos en el cinturón de Kuiper orbitan más cerca del Sol que del borde más cercano de la heliosfera.
Cuando las estrellas distantes explotan, liberan enormes cantidades de radiación al espacio interestelar en forma de partículas de alta energía conocidas como rayos cósmicos. Estos rayos cósmicos pueden ser peligrosos para los organismos vivos y dañar dispositivos electrónicos y naves espaciales.
La atmósfera de la Tierra protege la vida en el planeta de los efectos de la radiación cósmica, pero incluso antes de eso, la heliosfera misma actúa como un escudo cósmico contra la mayor parte de la radiación interestelar.
Representación artística de la heliosfera y su lugar en el medio interestelar local y en la Vía Láctea. La sonda interestelar podría viajar más lejos que cualquier nave espacial anterior y ayudar a los científicos a observar bien nuestra heliosfera (la influencia del Sol en el espacio) desde el exterior. JHU/APL
Además de la radiación cósmica, a la heliosfera entran constantemente partículas neutras y polvo procedentes del medio interestelar local. Estas partículas pueden afectar el espacio alrededor de la Tierra e incluso pueden cambiar la forma en que el viento solar llega a la Tierra.
Las supernovas y el medio interestelar también pueden haber influido en el origen de la vida y la evolución de los humanos en la Tierra. Algunos investigadores predicen que hace millones de años, la heliosfera entró en contacto con una densa y fría nube de partículas en el medio interestelar, lo que provocó que la heliosfera se contrajera, exponiendo la Tierra al medio interestelar local.
Pero los científicos en realidad no saben cuál es la forma de la heliosfera. Los modelos varían en forma, desde esférica hasta cometa y croissant. Estas proyecciones varían en tamaño cientos o miles de veces la distancia del Sol a la Tierra.
Sin embargo, los científicos han definido la dirección en la que se mueve el sol como la dirección de la “nariz” y la dirección opuesta como la dirección de la “cola”. La dirección de la nariz debe tener la distancia más corta a la heliopausa, el límite entre la heliosfera y el medio interestelar local.
Ninguna sonda ha conseguido jamás una buena visión del exterior de la heliosfera ni ha muestreado adecuadamente el entorno interestelar local. Esto podría dar más información a los científicos sobre la forma de la heliosfera y su interacción con el medio interestelar local, el entorno espacial más allá de la heliosfera.
Representación artística de la heliosfera; aún se desconoce su verdadera forma. Se agregaron etiquetas para las direcciones del sol, la heliopausa y la nariz y la cola, así como un ejemplo de la dirección del flanco. Se cree que las sondas Voyager cruzaron la heliosfera durante su viaje de varios años. NASA/JPL-Caltech
En 1977, la NASA lanzó la misión Voyager, volando sus dos naves espaciales más allá de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno en el sistema solar exterior. Los científicos determinaron que luego de observar estos gigantes gaseosos, las sondas cruzaron individualmente la heliopausa y ingresaron al espacio interestelar en 2012 y 2018, respectivamente.
Aunque las Voyager 1 y 2 son las únicas sondas que potencialmente pueden cruzar la heliopausa, ya han superado con creces la vida útil prevista para su misión. Es posible que ya no puedan devolver los datos necesarios a medida que sus instrumentos fallan o se apagan lentamente. Estas naves espaciales fueron diseñadas para estudiar planetas, no el medio interestelar. Esto significa que no tienen los instrumentos necesarios para realizar todas las mediciones del medio interestelar, o heliosfera, que necesitan los científicos.
Aquí es donde una posible misión de sonda interestelar podría resultar útil. La sonda, diseñada para volar más allá de la heliopausa, ayudará a los científicos a estudiar la heliosfera observándola desde el exterior.
Debido a que la heliosfera es tan grande, la sonda tardaría décadas en llegar a su borde, incluso utilizando la asistencia gravitatoria de un planeta tan masivo como Júpiter.
La NASA está considerando la posibilidad de desarrollar una sonda interestelar. Esta sonda medirá el plasma y los campos magnéticos en el medio interestelar y obtendrá imágenes de la heliosfera desde el exterior. Para prepararse, la NASA buscó la opinión de más de 1.000 científicos sobre el concepto de la misión.
El informe original recomendaba que la sonda siguiera una trayectoria aproximadamente a 45 grados de la dirección de la punta de la heliosfera. Esta trayectoria seguirá parte de la trayectoria de la Voyager, al tiempo que alcanzará algunas áreas nuevas del espacio. De esta forma, los científicos podrán explorar nuevas áreas y revisitar algunas zonas del espacio parcialmente conocidas.
Este camino le dará a la sonda solo una imagen angular parcial de la heliosfera y no podrá ver la heliocola, un área que los científicos conocen menos.
Los científicos predicen que en la heliocola, el plasma que forma la heliosfera se mezcla con el plasma que forma el medio interestelar. Esto ocurre a través de un proceso llamado reconexión magnética, que permite que las partículas cargadas se precipiten desde el medio interestelar local hacia la heliosfera. Al igual que las partículas neutras que entran por la nariz, estas partículas afectan el entorno espacial dentro de la heliosfera.
Sin embargo, en este caso, las partículas tienen carga y pueden interactuar con campos magnéticos solares y planetarios. Aunque estas interacciones ocurren en los bordes de la heliosfera, muy lejos de la Tierra, influyen en la composición del interior de la heliosfera.
Una trayectoria que cruce el flanco de la heliosfera hacia la cola brindará a los científicos una oportunidad única de estudiar una región del espacio completamente nueva dentro de la heliosfera. Cuando la sonda salga de la heliosfera hacia el espacio interestelar, obtendrá una vista en ángulo de la heliosfera desde el exterior que dará a los científicos una comprensión más detallada de su forma, especialmente en la disputada región de la cola. En última instancia, no importa en qué dirección se lance la sonda interestelar, los datos científicos que obtenga serán invaluables y literalmente astronómicos.