A onze bilhões de quilômetros de distância – mais de quatro vezes a distância de nós a Plutão – fica o limite da bolha magnética de nosso sistema solar, a heliopausa. Aqui, o campo magnético do Sol, estendendo-se pelo espaço como uma teia de aranha invisível, se reduz a nada. O espaço interestelar começa.
“É realmente a maior fronteira desse tipo que podemos estudar”, disse Walt Harris, físico espacial da Universidade do Arizona em Tucson.
Ainda sabemos pouco sobre o que está além dessa fronteira. Felizmente, pedaços de espaço interestelar podem chegar até nós, passando direto por essa fronteira e abrindo caminho para o sistema solar.
Uma nova missão da NASA estudará a luz de partículas interestelares que entraram em nosso sistema solar para aprender sobre os pontos mais próximos do espaço interestelar. A missão, chamada Spatial Heterodyne Interferometric Emission Line Dynamics Spectrometer, ou SHIELDS, terá sua primeira oportunidade de lançamento a bordo de um foguete suborbital do White Sands Missile Range no Novo México em 19 de abril de 2021.
Todo o nosso sistema solar está à deriva em um aglomerado de nuvens, uma área limpa por antigas explosões de supernovas. Os astrônomos chamam essa região de Bolha Local, um gráfico oblongo do espaço com cerca de 300 anos-luz de comprimento dentro do braço espiralado de Orion da Via Láctea. Ele contém centenas de estrelas, incluindo nosso próprio sol.
Passamos por esse mar interestelar em nosso confiável navio, a heliosfera, uma bolha magnética muito menor (embora ainda gigantesca) explodida pelo sol. À medida que orbitamos o Sol, o próprio sistema solar, envolto na heliosfera, dispara através da Bolha Local a cerca de 52.000 milhas por hora (23 quilômetros por segundo). Partículas interestelares atingem o nariz de nossa heliosfera como chuva contra um pára-brisa.
Nossa heliosfera é mais parecida com uma jangada de borracha do que com um veleiro de madeira: seus arredores moldam sua forma. Ele se comprime em pontos de pressão, se expande onde cede. Exatamente como e onde o revestimento de nossa heliosfera se deforma nos dá pistas sobre a natureza do espaço interestelar fora dela. Este limite – e quaisquer deformidades nele – é o que Walt Harris, principal investigador da missão SHIELDS, está procurando.
SHIELDS é um telescópio que será lançado a bordo de um foguete, um pequeno veículo que voa ao espaço por alguns minutos de observação do tempo antes de cair de volta à Terra. A equipe de Harris lançou uma iteração anterior do telescópio como parte da missão HYPE em 2014 e, após modificar o design, eles estão prontos para lançar novamente.
SHIELDS medirá a luz de uma população especial de átomos de hidrogênio originalmente do espaço interestelar. Esses átomos são neutros, com um número equilibrado de prótons e elétrons. Os átomos neutros podem cruzar as linhas do campo magnético, então eles infiltram-se pela heliopausa e entram em nosso sistema solar quase imperturbáveis – mas não completamente.
Os pequenos efeitos desse cruzamento de fronteira são fundamentais para a técnica da SHIELDS. Partículas carregadas fluem ao redor da heliopausa, formando uma barreira. Partículas neutras do espaço interestelar devem passar por essa manopla, que altera seus caminhos. SHIELDS foi projetado para reconstruir as trajetórias das partículas neutras para determinar de onde elas vieram e o que viram ao longo do caminho.
Poucos minutos após o lançamento, o SHIELDS atingirá sua altitude máxima de cerca de 186 milhas (300 quilômetros) do solo, muito acima do efeito de absorção da atmosfera da Terra. Apontando seu telescópio para o nariz da heliosfera, ele detectará a chegada da luz de átomos de hidrogênio. Medir como o comprimento de onda da luz se estende ou se contrai revela a velocidade das partículas. Ao todo, a SHIELDS produzirá um mapa para reconstruir a forma e a densidade variável da matéria na heliopausa.
Os dados, espera Harris, ajudarão a responder a perguntas tentadoras sobre como é o espaço interestelar.
Por exemplo, os astrônomos acham que a bolha local como um todo é cerca de 1/10 da densidade da maioria do resto do disco principal da galáxia. Mas não sabemos os detalhes – por exemplo, a matéria na Bolha Local está distribuída uniformemente ou amontoada em bolsos densos cercados por nada?
“Há muita incerteza sobre a estrutura fina do meio interestelar – nossos mapas são meio toscos”, disse Harris. “Conhecemos os contornos gerais dessas nuvens, mas não sabemos o que está acontecendo dentro delas.”
Os astrônomos também não sabem muito sobre o campo magnético da galáxia. Mas deve deixar uma marca em nossa heliosfera que a SHIELDS pode detectar, comprimindo a heliopausa de uma forma específica com base em sua força e orientação.
Finalmente, aprender como é nosso enredo atual do espaço interestelar pode ser um guia útil para o futuro (distante). Nosso sistema solar está apenas passando pelo nosso pedaço de espaço atual. Em cerca de 50.000 anos, estaremos saindo da Bolha Local e avançando, sabe-se lá o quê.
“Não sabemos realmente como é aquela outra nuvem e não sabemos o que acontece quando você cruza uma fronteira para dentro dessa nuvem”, disse Harris. “Há muito interesse em entender o que provavelmente iremos experimentar enquanto nosso sistema solar faz essa transição.”
Não que nosso sistema solar não tenha feito isso antes. Nos últimos quatro bilhões de anos, explica Harris, a Terra passou por uma variedade de ambientes interestelares. É que agora estamos por aí, com as ferramentas científicas para documentar isso.
“Estamos apenas tentando entender nosso lugar na galáxia e para onde vamos no futuro”, disse Harris.
Publicado em 17/04/2021 19h36
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