Voor de eerste keer, de grens van de heliosfeer is in kaart gebracht, waardoor wetenschappers een beter begrip krijgen van hoe zonne- en interstellaire winden op elkaar inwerken.

"Fysische modellen hebben deze grens jarenlang getheoretiseerd, " zei Dan Reisenfeld, een wetenschapper bij Los Alamos National Laboratory en hoofdauteur van het papier, die werd gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift vandaag. "Maar dit is de eerste keer dat we het echt hebben kunnen meten en er een driedimensionale kaart van hebben gemaakt."

De heliosfeer is een luchtbel gecreëerd door de zonnewind, een stroom van voornamelijk protonen, elektronen, en alfadeeltjes die zich van de zon in de interstellaire ruimte uitstrekken en de aarde beschermen tegen schadelijke interstellaire straling.

Reisenfeld en een team van andere wetenschappers gebruikten gegevens van NASA's in een baan om de aarde draaiende Interstellar Boundary Explorer (IBEX) satelliet, die deeltjes detecteert die uit de heliosheath komen, de grenslaag tussen het zonnestelsel en de interstellaire ruimte. Het team was in staat om de rand van deze zone in kaart te brengen - een regio die de heliopauze wordt genoemd. Hier, de zonnewind, die naar de interstellaire ruimte duwt, botst met de interstellaire wind, die naar de zon duwt.

Om deze meting uit te voeren, ze gebruikten een techniek die vergelijkbaar is met hoe vleermuizen sonar gebruiken. "Net zoals vleermuizen sonarpulsen in alle richtingen uitzenden en het retoursignaal gebruiken om een ​​mentale kaart van hun omgeving te maken, we gebruikten de zonnewind van de zon, die alle kanten opgaat, om een ​​kaart van de heliosfeer te maken, ’ zei Reisenfeld.

Ze deden dit met behulp van IBEX-satellietmetingen van energetisch neutrale atomen (ENA's) die het gevolg zijn van botsingen tussen zonnewinddeeltjes en die van de interstellaire wind. De intensiteit van dat signaal hangt af van de intensiteit van de zonnewind die de heliosheath raakt. Als een golf de schede raakt, de ENA-telling gaat omhoog en IBEX kan het detecteren.

"Het 'signaal' van de zonnewind dat door de zon wordt uitgezonden, varieert in sterkte, een uniek patroon vormen, " legde Reisenfeld uit. "IBEX zal hetzelfde patroon zien in het terugkerende ENA-signaal, twee tot zes jaar later, afhankelijk van ENA-energie en de richting waarin IBEX door de heliosfeer kijkt. Dit tijdsverschil is hoe we de afstand tot het ENA-brongebied in een bepaalde richting hebben gevonden."

Vervolgens pasten ze deze methode toe om de driedimensionale kaart te bouwen, met behulp van gegevens verzameld over een volledige zonnecyclus, van 2009 tot 2019.

"Door dit te doen, we kunnen de grens van de heliosfeer zien op dezelfde manier als een vleermuis sonar gebruikt om de muren van een grot te 'zien', " hij voegde toe.

De reden dat het zo lang duurt voordat het signaal naar IBEX terugkeert, is vanwege de grote afstanden die ermee gemoeid zijn. Afstanden in het zonnestelsel worden gemeten in astronomische eenheden (AU) waarbij 1 AU de afstand van de aarde tot de zon is. De kaart van Reisenfeld laat zien dat de minimale afstand van de zon tot de heliopauze ongeveer 120 AU is in de richting van de interstellaire wind, en in de tegenovergestelde richting, het strekt zich uit over ten minste 350 AU, wat de afstandslimiet is van de peiltechniek. Als referentie, de baan van Neptunus is ongeveer 60 AU breed.