در آن سوی منظومه‌ی شمسی چه می‌گذرد؟

در نقطه‌‌ای دوردست از دیوار محافظتی خورشید یا لبه‌ی منظومه‌ی شمسی، فضایی تاریک، خالی و سرد آغاز می‌شود. تا مدت‌ها تصور می‌شد فضای بین منظومه‌ی شمسی و نزدیک‌ترین ستاره، پوچ و خالی است. تا اینکه دو فضاپیمای ساخت دست انسان که در دهه‌ی ۱۹۷۰ میلادی پرتاب شده بودند، بالاخره پرده از اولین نشانه‌های فضای عجیب میان‌ستاره‌ای برداشتند. فضای میان‌ستاره‌ای فضایی مملو از پرتوهای پرقدرت و خطرناک است.

دانشمندان در قرن گذشته، به لطف تلسکوپ‌های رادیویی و اشعه‌ی ایکس، تصویری از فضای میان‌ستاره‌ای را ترسیم کردند. طبق یافته‌ها، فضای میان‌ستاره‌ای ترکیبی از اتم‌های پراکنده‌ و یونیزه‌ی هیدروژن، غبار و پرتوهای کیهانی است که در ابرهای مولکولی متراکم پراکنده شده‌اند.

اما ماهیت دقیق فضای میان‌ستاره‌ای خارج از منظومه‌ی شمسی به شکل یک راز باقی مانده است؛ زیرا خورشید، هشت سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی و حتی کمربند دوردست ذرات معروف به کمربند کویپر همه در حبابی عظیم و محافظتی به‌نام هلیوسفر قرار دارند که بر اثر بادهای خورشیدی شکل گرفته است. این حباب از منظومه‌ی شمسی در برابر پرتوهای مضر فضای میان‌ستاره‌ای محافظت می‌کند؛ اما ویژگی‌های نجات‌بخش این حباب مانع از بررسی فضای خارج از آن می‌شوند. حتی اندازه‌گیری اندازه و شکل حباب هم از داخل آن کار دشواری است.

کاوشگر وویجر ۱ در سال ۲۰۱۲ و کاوشگر وویجر ۲ در سال ۲۰۱۸ وارد فضای میان‌ستاره‌ای شدند. این دو کاوشگر درحال‌حاضر به ترتیب ۲۱ میلیارد و ۲۷ میلیارد کیلومتر از زمین فاصله دارند و در آینده‌ داده‌های بیشتری را از فضای میان‌ستاره‌ای ارسال خواهند کرد. این دو کاوشگر می‌توانند به سرنخ‌هایی جدید درباره‌ی چگونگی شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی و چگونگی آغاز حیات در زمین برسند.

در سال ۲۰۱۴، فعالیت خورشید افزایش یافت و بخش زیادی از طوفان‌های خورشیدی را به فضا روانه کرد. این طوفان با سرعت نزدیک به ۸۰۰ کیلومتر بر ثانیه از عطارد و زهره گذشت. پس از دو روز و طی مسافت ۱۵۰ میلیون کیلومتر به زمین رسید. خوشبختانه میدان مغناطیسی زمین محافظ خوبی در برابر پرتوهای مخرب و قدرتمند این طوفان بود.

یک روز بعد، طوفان گازی از مریخ عبور کرد و به حرکت خود در کمربند سیارکی و غول‌های گازی مشتری، زحل و اورانوس ادامه داد. سرانجام پس از دو ماه به نپتون رسید که در فاصله‌ی ۴/۵ میلیارد کیلومتری از مدار خورشید قرار دارد. این طوفان پس از گذشت ۶ ماه به فاصله‌ی ۱۳ میلیارد کیلومتری از خورشید یا نقطه‌‌ای به‌نام شوک پایانی رسید. در این نقطه میدان مغناطیسی خورشید به اندازه‌ی کافی ضعیف بود. سرانجام سرعت طوفان خورشیدی پس از عبور از شوک پایانی به نصف کاهش پیدا کرد. وویجر ۲ با فناوری ۴۰ سال پیش این گاز پلاسمایی را رصد کرد. داده‌های دریافتی با وجود حرکت با سرعت نور پس از ۱۸ ساعت به زمین رسیدند. این طوفان خورشیدی در حالی به وویجر ۲ رسید که این کاوشگر هنوز داخل منظومه‌ی شمسی بود؛ اما تقریبا یک سال بعد، آخرین آثار باد خورشیدی در حال مرگ به وویجر ۱ رسیدند.

هلیوسفر بزرگ‌تر از حد تصور است. هلیوسفر را می‌توان به قایقی در فضای میان‌ستاره‌ای تشبیه کرد که خورشید آن را برای محافظت از منظومه‌ی شمسی به وجود آورده است. هر دو کاوشگر وویجر از دماغه‌ی هلیوسفر خارج شدند؛ اما هیچ اطلاعاتی درباره‌ی دم یا قسمت عقب هلیوسفر وجود ندارد. به‌گفته‌ی النا پرورنیکوا، پژوهشگر فوق دکترای آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز:

طبق تخمین‌های دو کاوشگر وویجر، ضخامت هلیوپاس (مرز هلیوسفر) تقریبا یک واحد نجومی یا ۱۵۰ میلیون کیلومتر است. در این منطقه فرآیندهای پیچیده‌ای رخ می‌دهد که ما از آن‌ها بی‌خبریم.

حتی شدت بادهای خورشیدی هم تأثیر چندانی بر اندازه و شکل هلیوسفر نمی‌گذارند. به‌طور کلی اتفاقات خارج از هلیوسفر نسبت به رویدادهای داخل آن از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. کاهش یا افزایش شدت بادهای خورشیدی تأثیر چشم‌گیری بر اندازه‌ی حباب هلیوسفر نخواهد گذاشت اما اگر این حباب به منطقه‌‌ای از کهکشان با بادهای میان‌ستاره‌ای متراکم یا کم تراکم وارد شود، ابعاد آن تغییر خواهد کرد.

به گفته‌ی پروورنیکوا، با درک هلیوسفر می‌توان گفت آیا در این جهان تنها هستیم یا خیر؛ زیرا هلیوسفر از ما در برابر بمباران پرتوها و ذرات پرانرژی کشنده‌ی میان‌ستاره‌ای به‌ویژه پرتوهای کیهانی اعماق فضا محافظت می‌کند. پرتوهای کیهانی، هسته‌های اتم و پروتون‌هایی هستند که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند. این پرتوها از انفجار ستاره‌ها یا فروپاشی کهکشان‌ها به سیاهچاله‌ها یا دیگر رویدادهای کیهانی سرچشمه می‌گیرند. منطقه‌ی خارج از منظومه‌ی شمسی با بارانی پایدار از این ذرات زیراتمی پرسرعت احاطه شده است. به گفته‌ی جیمی رانکین، پژوهشگر هلیوفیزیک دانشگاه پرینستون:

طبق داده‌های وویجر، خورشید ۹۰ درصد از ذرات مضر کیهانی را فیلتر می‌کند. اگر بادهای خورشیدی وجود نداشتند احتمالا اثری از حیات هم روی زمین وجود نداشت.

به‌زودی سه کاوشگر دیگر ناسا به کاوشگرهای وویجر در فضای میان‌ستاره‌ای ملحق خواهند شد. گرچه انرژی دو عدد از کاوشگرها به پایان رسیده است و داده‌هایی را ارسال نمی‌کنند. ماهواره‌ی Ibex ناسا، ماهواره‌ی کوچکی است که از سال ۲۰۰۸ در مدار زمین قرار گرفت. این کاوشگر ذراتی موسوم به اتم‌های پرانرژی خنثی را کشف کرد که از مرز میان‌ستاره‌ای عبور کردند. ایبکس، نقشه‌هایی چندبعدی از رویدادها و واکنش‌های مرز هلیوسفر را تهیه می‌کند.

با اینکه اجرام ابر اورت در فضای میان‌ستاره‌ای قرار دارند، به دور خورشید می‌چرخند. این اجرام از آغاز منظومه‌ی شمسی دستخوش تغییرات اندکی شده‌اند بنابراین می‌توانند به پرسش‌های کلیدی مثل شکل‌گیری سیار‌ه‌ها یا چگونگی ظهور حیات در جهان پاسخ دهند. البته با دستیابی به داده‌های جدید، رازهای زیادی برملا خواهد شد.