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L’eliosfera è un uovo

Rubrica del weekend a spasso nell’eliosfera – Episodio 20

Qualcuno tra voi lettori si sarà sicuramente chiesto, nel corso delle ultime puntate, fin dove ci saremmo spinti, quanto lontano dal Sole avremmo cercato corpi di cui parlare per questa rubrica. La domanda è senza dubbio lecita, e in realtà dobbiamo svelarvi un segreto: siamo già usciti dall’eliosfera. Ebbene sì, abbiamo già sforato, sulle ali dell’entusiasmo, ammaliati dal fascino delle meraviglie che stanno là fuori. Quindi l’eliosfera è qualcosa di ben definito, con dei confini chiari? Sì e no. Al di fuori di essa, cosa c’è? Poco, ma immensamente molto. Mettevi comodi e andiamo con ordine, sarà un lungo viaggio!
(Tratto dalla puntata 17 della Rubrica del weekend A spasso nell’eliosfera)

Rileggi le puntate precedenti di questa rubrica:
Ecco cos’è l’eliosfera – 16 luglio, episodio 19
Aurore polari e tempeste solari – 9 luglio, episodio 18
La magnetosfera, il nostro scudo spaziale – 2 luglio, episodio 17
Comete celebri dei giorni nostri – 18 giugno, episodio 16
La nube di Oort e l’ipotesi della nana bruna – 11 giugno, episodio 15
Gli oggetti transnettuniani alla periferia del sistema solare – 4 giugno, episodio 14
Plutone, il nono… nano – 28 maggio, episodio 13
Nettuno, l’ultimo dei giganti – 14 maggio, episodio 12
Urano, nn gigante… ribaltato! – 7 maggio, episodio 11
Il signore degli anelli – 23 aprile, episodio 10
I satelliti di Giove – 16 aprile, episodio 9

Una stella mancata – 9 aprile, episodio 8
Il pianeta mancante – 2 aprile, episodio 7
Marziani, rover e droni – 19 marzo, episodio 6
Di passaggio sulla Terra: perché esistono le stagioni? – 12 marzo, episodio 5
Venere, pianeta infernale – 5 marzo, episodio 4
Mercurio, dove i giorni durano più degli anni – 19 febbraio, episodio 3
Un sabato al Sole – 12 febbraio, episodio 2
Prendiamo le misure: quando siamo piccoli? – 5 febbraio, episodio 1

(…continua dalla scorsa puntata)

La distanza del termination shock dal Sole non è ancora stata determinata con esattezza, anche se si stima di alcune decine e fino a un centinaio di unità astronomiche dal lato sopravento. Innanzitutto, si tratta di una misura variabile in base alla direzione considerata: come accade visibilmente nelle comete, la bolla che contiene il Sole in movimento nello spazio interstellare è più compressa nella direzione del moto del sistema solare, e più estesa “sottovento”, per così dire. 

Un uovo, per intenderci

Per fare chiarezza, possiamo immaginare di tagliare un uovo sodo a metà, che sarà la nostra eliosfera: il tuorlo, tendenzialmente più sferico e spostato verso l’estremità più tondeggiante dell’uovo, è ciò che sta all’interno del termination shock (cioè noi, con il sistema solare almeno fino oltre Plutone), mentre il guscio rappresenterà l’eliopausa.

Ipotizzando che l’uovo-eliosfera si muova nello spazio nella direzione indicata dalla sua estremità più tondeggiante, si nota che dalla parte opposta (l’estremità più appuntita) l’eliosfera tende ad allungarsi, con l’eliopausa posta ad una distanza maggiore, come uno strascico che un po’ si perde per strada.

I più attenti ora chiederanno: ma l’albume dell’uovo-eliosfera cosa rappresenta? La domanda è lecita, e fortunatamente ha una risposta: si tratta dell’elioguaina, già citata qualche riga fa e definita come la regione dell’eliosfera in cui il vento solare si muove a velocità subsoniche, prima di fermarsi.

All’esterno dell’eliosfera invece, oltre l’eliopausa e soltanto nella direzione del moto del sistema solare nello spazio, si potrebbe osservare il già noto bow shock, anche se alcuni hanno ipotizzato che l’eliosfera si muova troppo lentamente nello spazio affinché si formi un’onda d’urto. È del tutto analogo a quello delle comete o dei pianeti immersi nel vento solare, o anche a quello che possiamo sperimentare nello sventolare delle nostre guance alzando la testa oltre il parabrezza di un’auto decappottabile lanciata a cento all’ora. 

Le sonde Pioneer ai confini del sistema solare

Torniamo ora al termination shock e alle incertezze sulla sua distanza dal Sole. Ad oggi, sono soltanto quattro le sonde spaziali realizzate dall’uomo che hanno attraversato questo famigerato confine. Si tratta di Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 e Voyager 2.

La prima lasciò la Terra il 3 marzo 1972, con l’obiettivo di osservare da vicino Giove, e fu la prima sonda ad attraversare la fascia principale degli asteroidi situata tra Marte e il gigante gassoso. Conclusa la missione primaria, continuò ad allontanarsi nello spazio fino a quando nel 2003, a 80 ua dal Sole, le comunicazioni si sono interrotte definitivamente. Pioneer 10 non disponeva di strumentazioni volte alla misurazione del vento solare, pertanto non sappiamo se abbia effettivamente attraversato il termination shock mentre era ancora in servizio.

Analogo destino è toccato alla successiva Pioneer 11, lanciata nell’aprile del ‘73 per raggiungere prima Giove e poi Saturno con i suoi anelli. Ha concluso ufficialmente la sua missione il 30 settembre 1995, quando l’energia a disposizione non era più sufficiente ad espletare ulteriori osservazioni e le comunicazioni si facevano difficoltose, mentre si trovava a più di 40 au di distanza. Ad oggi ha superato ampiamente le 100 au dal Sole, venendosi a trovare certamente oltre il termination shock e forse anche al di là dell’eliopausa. 

I sensori persi di Voyager 1

La Voyager 1 partì nell’autunno del 1977, in direzione di Giove, Saturno e del satellite Titano, di cui abbiamo ampiamente parlato in una delle scorse puntate di questa rubrica. Dopo la conclusione della missione principale, ha proseguito il suo viaggio verso lo spazio remoto, con a bordo il suo prezioso Golden Voyager Record.

Secondo le stime, la sonda avrebbe attraversato il termination shock nel 2004, ma non è stato possibile appurarlo dato che i sensori per il vento solare erano fuori uso già nel 1990. Attraversata l’elioguaina, alla fine del 2010 è stato possibile effettuare delle misurazioni sulla velocità del vento solare a 114 au dal Sole, appurandone il brusco rallentamento fino a valori quasi nulli. Questo potrebbe aver significato il raggiungimento dell’eliopausa, dichiarata poi superata nel 2012, a fronte di nuovi dati disponibili rilevati a 121 au.

Oggi la sonda si trova ufficialmente nello spazio interstellare, nettamente al di fuori dell’eliosfera, a più di 23 miliardi di chilometri dal sole (quasi 157 au), ed è l’oggetto realizzato dall’uomo a trovarsi più lontano dalla Terra

Voyager 2 e i primi dati ufficiali

La sorella Voyager 2, lanciata in realtà pochi giorni prima, ha invece testimoniato finalmente con dati chiari l’attraversamento del termination shock, avvenuto nel 2007.

Partita con l’obiettivo di studiare Giove e Saturno, fu guidata con successo a sfruttare profittevolmente le fionde gravitazionali offerte da questi due giganti gassosi, per lanciarsi alla scoperta dei più lontani Urano e Nettuno. Gran parte delle informazioni tuttora disponibili su questi due pianeti sono stati raccolti da questa missione.

Anche l’uscita dall’eliosfera, attraversando l’elioguaina, è stata ampiamente documentata dai sensori di questa miracolosa sonda: il 5 novembre 2018 ha rilevato un brusco rallentamento del vento solare, e successivamente l’assenza di qualsiasi flusso ricollegabile all’attività solare. Oggi si trova a poco meno di 20 miliardi di chilometri da sole (130 au) e continuerà a funzionare fino all’esaurimento della batteria che la alimenta, previsto per il 2025

Attendendo questo momento, consideriamo finalmente chiuso il lunghissimo percorso che ci ha portato, in nientemeno di 20 puntate, a rivoltare come un calzino il sistema solare alla scoperta delle sue più importanti meraviglie. Speriamo di avervi fatto appassionare, e vi mandiamo un caloroso saluto galattico. Buon agosto e buone vacanze!

Grazie di cuore a chi avrà letto tutte queste 20 puntate. Al termine di questo viaggio, durato molte settimane, devo ammettere di provare un certo orgoglio, misto ad una sorta di nostalgia. Dedico questa serie di articoli a chi mi ha supportato nell’ultimo periodo, soprattutto dopo l’incidente: alla mia famiglia e a Sofia. Un caro saluto,

FONTI

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Cairns, I. (1999). The termination shock. Physics.usyd.edu.au. Pubblicato il 20 ottobre 1999, consultato il 23 giugno 2022, URL: http://www.physics.usyd.edu.au/~cairns/teaching/lecture20/node5.html 

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Credits: Photo by Ochir-Erdene Oyunmedeg on Unsplash


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