L’eliopausa, chiamata anche Muro di Fuoco, è la regione in cui il vento solare si ferma e lo spazio interstellare inizia. Le sonde Voyager hanno misurato temperature sorprendentemente alte durante il loro passaggio attraverso l’eliopausa. Questo articolo esplora la fisica del calore e le possibili spiegazioni di come l’eliopausa si sia riscaldata.
L’eliopausa, la regione in cui l’influenza del vento solare si ferma e lo spazio interstellare inizia, è stata chiamata “Muro di Fuoco” che circonda il Sistema Solare. Il nome è iperbolico e tecnicamente inaccurato, ma indica una scoperta notevole che è stata uno dei principali successi delle missioni Voyager.
Le sonde Voyager hanno passato così tanto, è sorprendente che una di esse sia ancora in funzione e che ci siano ancora speranze di ripristinare l’altra. Tuttavia, un “Muro di Fuoco” suona come un test più difficile di tutto ciò che hanno sopportato messo insieme, più una prova retorica di dedizione che qualcosa che una sonda spaziale dovrebbe navigare.
Tuttavia, questa è la frase che alcune persone hanno utilizzato per descrivere l’eliopausa, e a prima vista hanno ragione. Dopotutto, le coraggiose sonde hanno misurato temperature di 30.000-50.000 kelvin (54.000-90.000 gradi Fahrenheit) durante il loro passaggio attraverso l’eliopausa, che rende i fuochi terrestri freschi in confronto.
Ovviamente, non c’è fuoco letterale nel senso di combustione del carburante reagendo con l’ossigeno. Come il Sole, l’eliopausa è composta da plasma caldo. Tuttavia, attraversare l’eliopausa non è stato come incontrare il Sole; nemmeno la corona solare.
La ragione per cui le due sonde non si sono vaporizzate, tanto meno malfunzionato, è che la densità di materiale al di fuori dei limiti del vento solare è incredibilmente bassa.
Per capire come qualcosa così lontano dal Sole possa essere così caldo, e anche perché ciò non ha influenzato la prima sonda ad entrarvi, è importante capire un po’ di fisica del calore.
La temperatura è una misura della velocità con cui gli atomi e le molecole vibrano. Ci vuole energia per creare vibrazioni più veloci. Una volta che la velocità delle vibrazioni è aumentata, indipendentemente dalla fonte di quell’energia, è più probabile che si scontrino con qualsiasi cosa nelle vicinanze e trasferiscano parte di quell’energia a ciò che colpiscono. Di conseguenza, se metti la mano in un gas caldo, le molecole in movimento veloce si scontreranno con essa in modo che molto presto anche la tua mano sarà molto calda. (Dobbiamo dire, “Non provateci a casa”?)
Più ci sono poche molecole, meno energia serve per farle muovere molto velocemente, ma anche meno possibilità che un oggetto solido intruso si scontri con loro. Senza tali incontri, l’energia non può essere trasferita e il nuovo arrivato rimarrà fresco.
Questa è la situazione in cui si trovano le sonde Voyager, come sarà per le future missioni spaziali che lasciano il Sistema Solare. L’eliopausa può essere più densa dello spazio su entrambi i lati, giustificando in parte la descrizione come un “muro”, ma è comunque più un vuoto rispetto alle parti interne di ciò che si usa per pulire la casa. Anche se le poche molecole presenti si muovono fenomenalmente velocemente – e quindi a una temperatura molto alta – non saranno in grado di riscaldare qualcosa di così sostanziale come i Voyager, che pesano 722 chilogrammi (1.600 libbre) ciascuno.
Ciò lascia ancora la domanda su come quegli atomi e molecole sparsi si siano riscaldati in primo luogo.
Si pensava che l’eliopausa fosse calda, ma le stime precedenti erano circa la metà di quelle misurate dai Voyager, dimostrando ancora una volta il grande valore della coppia.
Il vento solare all’interno dell’eliosfera è caldo, avendo avuto poche opportunità di dissipare la sua energia, ma il mezzo interstellare al di fuori dell’eliopausa è freddo, quindi potremmo aspettarci che il confine sia in qualche punto intermedio. Invece, l’eliopausa è molto più calda di entrambi.
Le temperature misurate dai Voyager sono sono stati attribuiti a sia alla compressione del plasma quando il vento solare incontra il mezzo interstellare, sia alla riconnessione magnetica. La riconnessione avviene nei plasmi elettricamente conduttori quando il riarrangiamento della struttura del campo causa la conversione dell’energia magnetica in onde in movimento veloce, energia termica e accelerazione delle particelle.
La riconnessione magnetica è stata osservata dove i i campi magnetici intorno alla Terra e ad altri pianeti incontrano il vento solare. Nonostante il suo nome, può riferirsi sia a campi magnetici connessi che si scollegano, sia a campi scollegati che si riuniscono.
