Nauka i istraživanje svemira: Čudnovati prostor izvan našeg Sunčevog sistema
Konačno smo počeli da otkrivamo misteriozni mračni vakum međuzvezdanog svemira. U tome nam pomažu dve svemirske letelice, prvi predmeti koje je napravio čovek a koji su napustili Sunčev sistem.
Daleko od zaštitničkog zagrljaja Sunca, obod našeg sistema deluje kao hladno, prazno i mračno mesto. Zjapeći prostor između nas i najbližih zvezda dugo vremena smatrao se zastrašujuće beskrajnim ništavilom. Sve donedavno, bilo je to mesto u koje je čovečanstvo moglo da zaviri samo izdaleka. Astronomi su mu poklanjali samo površnu pažnju, radije usmeravajući teleskope u blistave mase naših susednih zvezda, galaksija i nebula. Ali dve svemirske letelice, napravljene i lansirane sedamdesetih, poslednjih nekoliko godina šalju nam nazad prve uvide u ovu neobičnu oblast koju zovemo međuzvezdanim svemirom. Kao prvi objekti koje je napravio čovek a koji su napustili Sunčev sistem, oni zalaze na neistraženu teritoriju, milijarde kilometara od kuće. Nijedno drugo svemirsko vozilo nije stiglo tako daleko. I one su otkrile da preko granica našeg sunčevog sistema leži nevidljiva oblast puna haotične, uskomešane aktivnosti. „Ako pogledate različite delove elektromagnetnog spektra, ta oblast svemira je veoma različita od crnila koje vidimo očima", kaže Mišel Banister, astronomkinja sa Univerziteta u Kenterberiju u Krajstčerču, na Novom Zelandu, koja proučava spoljne obode Sunčevog sistema. „Magnetna polja se sudaraju, guraju i upetljavaju jedna u druga. Slika koju treba da zamislite je kao uskomešana voda ispod Nijagarinih vodopada." Supernova šalje šalje kosmičke znake na sve strane Umesto vodopada, međutim, turbulencije su rezultat solarnih vetrova - stalne, moćne struje naelektrisanih čestica ili plazme, koji se raspršuju u svim pravcima od Sunca - dok se sudaraju praveći koktel gasova, prašine i kosmičkih zraka koji se nalazi između zvezdanih sistema i poznat je kao „međuzvezdani medijum". Naučnici su počeli da stvaraju sliku o tome od čega se sastoji međuzvezdani medijum tek u poslednjem veku, uglavnom zahvaljujući posmatranju uz pomoć radio i rentgenskih teleskopa. Ovi su pokazali da je on sačinjen od izuzetno difuznih jonizovanih atoma vodonika, prašine, i kosmičkih zraka pomešanih sa gustim molekularnim oblacima gasa za koje se smatra da su mesto rođenja novih zvezda. Ali njegova prava priroda izvan našeg sunčevog sistema uglavnom je bila nepoznata, najviše zato što se Sunce, svih osam planeta i udaljeni disk poznat kao Kojperov pojas nalaze u gigantskom zaštitnom mehuru nastalom od solarnog vetra poznatom kao heliosfera. Dok se Sunce i planete koje ga okružuju kreću galaksijom, ovaj mehur predstavlja tampon zonu uz međuzvezdani medijum kao nekakav nevidljivi štit, ne dozvoljavajući većini štetnih kosmičkih zraka i drugog materijala da se probiju. Ali ovo njegovo svojstvo koje spasava živote istovremeno otežava proučavanje onoga što se nalazi sa druge strane tog mehura. Iznutra je teško utvrditi čak i njegovu veličinu i oblik. „To je kao da se nalazite u svom domu i želite da znate kako on izgleda spolja. Morate da izađete napolje i dobro ga pogledate da biste znali", kaže Elena Provornikova, postdoktorska istraživačica iz Laboratorije primenjene fizike sa Univerziteta Džons Hopkins. „Jedini način da steknete pravu sliku je da otputujete daleko od Sunca, osvrnete se i fotografišete ga izvan heliosfere." To nije jednostavan zadatak. U poređenju sa čitavim Mlečnim putem, naš Sunčev sistem izgleda manje od zrnca pirinča usred Pacifika. A opet, spoljni obod heliosfere i dalje je toliko udaljen da je bilo potrebno 40 godina da Vojadžer 1 i Vojadžer 2 stignu do njega polazeći sa Zemlje. Vojadžer 1, koji je išao direktnijom putanjom kroz Sunčev sistem, prešao je u međuzvezdani svemir 2012. godine, a Vojadžer 2 mu se pridružio 2018. godine. Trenutno oko 13, odnosno 11 milijardi milja od Zemlje, oni nastavljaju da se udaljavaju, probijajući se u svemir sve dalje od našeg Sunčevog sistema, istovremeno šaljući nazad još podataka. Vojadžer Ono što su ove dve vremešne sonde otkrile o granici između heliosfere i međuzvezdanog medijuma pružilo nam je sveže uvide u to kako je naš Sunčev sistem nastao i kako je život na Zemlji uopšte moguć. Daleko od toga da se radi o jasnoj granici, pošto je sam obod našeg Sunčevog sistema zapravo uskomešan zbog kotrljajućih magnetnih polja, zvezdanih vetrova koji se sudaraju, oluja visokoenergetskih čestica i radijacije. Veličina i oblik mehura heliosfere menja se zajedno sa Sunčevim emisijama i kako prolazimo kroz različite oblasti međuzvezdanog medijuma. Kad se solarni vetar podigne ili spusti, on menja spoljni pritisak na mehur. Sunčeva aktivnost je 2014. godine naglo skočila, poslavši praktično uragan solarnih vetrova svuda u svemir. Udar je brzo zahvatio Merkur i Veneru pri brzini od skoro 800 kilometara u sekundi. Posle dva dana i 150 miliona kilometara, on je stigao i do Zemlje. Srećom, magnetno polje naše planete zaštitilo nas je od njegove snažne, štetne radijacije. Nalet je dan kasnije prošao pored Marsa i nastavio put kroz pojas asteroida ka dalekim gasovitim džinovima - Jupiteru, Saturnu, Uranu i, posle više od dva meseca, Neptunu, koji orbitira skoro 4,5 milijardi kilometara od Sunca. Posle više od šest meseci, vetar je konačno stigao do tačke 13 milijardi kilometara od Sunca, poznate kao „izlazni šok". Tu magnetno polje Sunca, koje pokreće solarni vetar, postaje dovoljno slabo da međuzvezdani medijum prođe pored njega. Od izlaznog šoka nastao je nalet solarnog vetra koji je putovao dvostruko manjom brzinom u odnosu na prethodnu - uragan je spao na puku tropsku oluju. Potom je krajem 2015. godine prestigao Vojadžer 2, koji je veličine malog automobila. Vojadžerova 40 godina stara radarska tehnologija, koja se napaja plutonijumskom baterijom koja polako nestaje, zabeležila je nalet plazme. Sonda je poslala podatke nazad ka Zemlji, kojima je čak i pri brzini svetlosti trebalo 18 sati da stignu do nas. Astronomi su mogli da dobiju Vojadžerove informacije samo zahvaljujući mnoštvu 70-metarskih satelitskih tanjira i naprednoj tehnologiji koja nije bila ni zamišljena, a kamoli izumljena kad je sonda napustila Zemlju 1977. godine. Sunce Nalet solarnog vetra stigao je do Vojadžera 2 dok se ovaj još jedva nalazio unutar našeg Sunčanog sistema. Nešto više od godinu dana kasnije, poslednji trzaji umirućeg vetra stigli su do Vojadžera 1, koji je prešao u međuzvezdani svemir 2012. godine. Različite putanje kojima su putovale ove dve sonde značile su da se jedna nalazi 30 stepeni iznad solarnog plana, a druga isto toliko ispod. Nalet solarnog vetra stigao je do njih u različitim oblastima u različita vremena, što je pružilo korisne uvide u prirodu heliopauze. Podaci su pokazali da je turbulentna granica debela milionima kilometara. Ona pokriva milijarde kvadratnih kilometara oko površine heliosfere. Heliosfera je takođe neočekivano velika, što ukazuje na to da je međuzvezdani medijum u ovom delu galaksije manje gust nego što su ljudi mislili. Sunce seče put kroz međuzvezdani svemir kao brod koji se kreće kroz vodu, stvarajući „pramčani talas" i ostavljajući za sobom trag, verovatno sa repom (ili repovima) oblika sličnog onom kod kometa. Pogledajte video o promenama na Suncu Koliko se Sunce promenilo za jednu deceniju Oba Vojadžera izašla su kroz „nos" heliosfere i tako nisu pružili nikakve informacije o repu. „Procena iz dva Vojadžera jeste da je heliopauza debela jednu astronomsku jedinicu (93 miliona milja, što je prosečna udaljenost između Zemlje i Sunca)", kaže Provornikova. „To zapravo nije površina. To je čitava oblast sa složenim procesima. I mi ne znamo šta se tamo tačno odigrava." Ne samo da solarni i međuzvezdani vetrovi stvaraju turbulentnu igru natezanja u graničnoj oblasti, već se čini i da čestice razmenjuju naelektrisanje i zamajac. Kao posledica toga, deo međuzvezdanog medijuma pretvara se u solarni vetar, tako povećavajući spoljni pritisak na mehur. I dok nalet solarnog vetra može da pruži zanimljive podatke, čini se da ima iznenađujuće malo uticaja na sveukupnu veličinu i oblik mehura. Izgleda da je mnogo bitnije šta se dešava izvan heliosfere nego šta se dešava unutar nje. Solarni vetar može vremenom da se pojača ili oslabi a da ne utiče dramatično na mehur. Ali ako se mehur preseli u galaktičku oblast sa gušćim ili manje gustim međuzvezdanim vetrom, onda će se smanjivati ili rasti. Ali mnoga pitanja i dalje ostaju bez odgovora, uključujući ona oko toga koliko je tačno tipičan naš zaštitni mehur od solarnog vetra. Sunčeva heliosfera pravi dugi rep dok se probija kroz međuvezdani medijum na svom putovanju po galaksiji Provornikova kaže da bolje razumevanje naše vlastite heliosfere može da nam kaže nešto više o tome da li smo sami u univerzumu. „Ono što proučavamo u vlastitom sistemu otkriće nam uslove za nastanak života u drugim zvezdanim sistemima", kaže ona. Ovo je uglavnom tako zato što držanjem međuzvezdanog medijuma na odstojanju, solarni vetrovi takođe drže podalje od nas bombardovanje radijacije i smrtonosnih visokoenergetskih čestica - kao što su kosmički zraci - iz dubokog svemira. Kosmički zraci su protoni i atomska jezgra koji struje kroz svemir skoro pri brzini svetlosti. Oni mogu da nastanu kad zvezde eksplodiraju, kad galaksije propadnu u crnu rupu ili kad se dese neki drugi kataklizmički kosmički događaji. Oblast izvan našeg Sunčevog sistema puna je stalne kiše ovih superbrzih subatomskih čestica, koje bi bile dovoljno jake da izazovu smrtonosno trovanje radijacijom na nekoj manje zaštićenoj planeti. „Vojadžer je definitivno pokazao da 90 odsto ove radijacije filteriše Sunce", kaže Džejmi Renkin, istraživačica heliofizike sa Univerziteta Prinston i prva osoba koja je napisala doktorsku tezu zasnovanu na međuzvezdanim podacima iz Vojadžera. „Ukoliko ne bismo imali solarne vetrove da nas štite, ne znam da li bismo uopšte bili živi." Tri dodatne Nasine sonde uskoro će se pridružiti Vojadžerima u međuzvezdanom svemiru, mada su dve već istrošile energiju i prestale da vraćaju podatke. Ove malobrojne iglice u ogromnom graničnom području moći će da pruže samo svedene informacije. Srećom, skuplja posmatranja mogu da se vrše bliže kući. Nasin međunarodni istraživač granice (Ibeks), sićušni satelit koji orbitira oko Zemlje od 2008. godine, pronalazi čestice zvane „energetski neutralni atomi" koje prolaze kroz međuzvezdanu granicu. Ibeks stvara trodimenzionalne mape interakcija koje se dešavaju svuda oko oboda heliosfere. Ibeksova misija je otkrila traku visokoenergetskih atoma koju reflektuje nazad sa oboda heliosfere galaktičko magnetno polje „Ibekosve mape možete da zamislite kao neku vrstu 'Doplerovog radara' a Vojadžere kao meteorološke stanice na terenu", kaže Renkin. Ona je koristila podatke iz Vojadžera, Ibeksa i drugih izvora kako bi analizirala manje nalete solarnog vetra, a trenutno radi na studiji zasnovanoj na mnogo većoj eksploziji koja je započela 2014. godine. Dokazi već pokazuju da se heliosfera smanjivala dok je Vojadžer 1 prelazio granicu, ali se ponovo širila dok je izlazio Vojadžer 2. „To je jedna prilično dinamična granica", kaže ona. „Prilično je fantastično da je ovo otkriće zabeleženo na Ibeksovim 3D mapama, što nam je omogućilo da istovremeno pratimo lokalne reakcije oba Vojadžera." Ibeks je pokazao koliko dinamična ta granica ume da bude. U prvoj godini, on je otkrio gigantsku traku energetskih atoma kako vijugaju preko granice koja se vremenom menjala, sa svojstvima koja su se pojavljivala i nestajala u kratkom vremenskom periodu, poput šest meseci. Ispostavlja se da je ta traka oblast na nosu heliosfere u kojoj se čestice solarnih vetrova odbijaju od galaktičkog magnetnog polja i reflektuju nazad u Solarni sistem. Ali priča o Vojadžerima ima i obrt. Iako su napustili heliosferu, još uvek su u dometu mnogih drugih Sunčevih uticaja. Sunčeva svetlost, na primer, bila bi vidljiva golim ljudskim okom sa drugih zvezda. Pogledajte video o lansiranju letelice na Mars Lansiranje nove letelice je do sada pomerano tri puta. Gravitacija naše zvezde seže i preko heliosfere, držeći u mestu daleku proređenu sferu od leda, prašine i svemirskog otpada poznatu kao Ortov oblak. Ortovi predmeti i dalje orbitiraju oko Sunca, uprkos tome što lebde daleko u međuzvezdanom svemiru. Iako neke komete imaju orbite koje sežu sve do Ortovog oblaka, oblast koja je udaljena 300-1.500 milijardi kilometara obično se smatra suviše dalekom da bismo u nju slali sonde. Ovi udaljeni predmeti jedva da su se promenili otkako je nastao Sunčev sistem i možda kriju odgovore na sve, od toga kako planete nastaju do toga koliko je verovatno da život nastane u univerzumu. I sa svakim talasom novih podataka, pojavljuju se nove misterije i pitanja. Provornikova kaže da je moguće da postoji pokrivač od vodonika koji prekriva čitavu heliosferu ili makar jedan njen deo, a čiji efekti tek treba da se rastumače. Uz to, čini se da heliosfera naginje ka međuzvezdanom oblaku čestica i prašine preostalom od drevnih kosmičkih događaja čiji uticaji na granicu - i nas koji živimo u njenim okvirima - ne mogu da se predvide. „Mogao bi da promeni dimenzije heliosfere, ili njen oblik", kaže Provornikova. „Mogao bi da ima različite temperature, magnetna polja, jonizaciju i sve te parametre. Veoma je uzbudljivo zato što je to oblast mnogih otkrića i mi znamo veoma malo o toj interakciji naše zvezde i lokalne galaksije." Šta god da se desi, dve metalne kante veličine automobila sa malim paraboličnim tanjirima - neustrašive sonde Vojadžera - biće izviđači našeg Sunčevog sistema, otkrivajući sve više o ovoj neobičnoj i neistraženoj teritoriji dok nastavljamo da se probijamo kroz svemir. Pratite nas na Fejsbuku i Tviteru. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk