Je leeft in een bubbel. Geen metaforische zeepbel - een echte, letterlijke bubbel. Maar maak je geen zorgen, het is niet alleen jij. De hele planeet, en elke andere planeet in het zonnestelsel, wat dat betreft, zit ook in de bubbel. En, misschien hebben we ons bestaan ​​eraan te danken.

Ruimtefysici noemen deze bubbel de heliosfeer. Het is een uitgestrekt gebied, die meer dan twee keer zo ver reikt als Pluto, dat een magnetisch "krachtveld" werpt rond alle planeten, het afbuigen van geladen deeltjes die anders in het zonnestelsel zouden spieren en zelfs door je DNA zouden scheuren, mocht je de pech hebben om hen in de weg te staan.

De heliosfeer dankt zijn bestaan ​​aan het samenspel van geladen deeltjes die uit de zon stromen (de zogenaamde "zonnewind") en deeltjes van buiten het zonnestelsel. Hoewel we de ruimte tussen de sterren als volkomen leeg beschouwen, het wordt eigenlijk ingenomen door een dunne bouillon van stof en gas van andere sterren - levende sterren, dode sterren, en sterren nog niet geboren. Gemiddeld over de hele melkweg, elk ruimtevolume ter grootte van een suikerklontje bevat slechts een enkel atoom, en het gebied rond ons zonnestelsel is nog minder dicht.

De zonnewind duwt constant tegen dit interstellaire spul. Maar hoe verder je van de zon komt, hoe zwakker dat duwtje wordt. Na tientallen miljarden kilometers, het interstellaire spul begint terug te dringen. De heliosfeer eindigt waar de twee de balans naar buiten duwen. Maar waar is deze grens, precies, en hoe ziet het eruit?

Merav Opher, hoogleraar astronomie aan de Boston University's College of Arts &Sciences en het Center for Space Physics, onderzoekt deze vragen al bijna 20 jaar. En de laatste tijd, haar antwoorden hebben voor opschudding gezorgd.

Omdat ons hele zonnestelsel in beweging is door de interstellaire ruimte, de heliosfeer, ondanks zijn naam, is eigenlijk geen bol. Ruimtefysici hebben zijn vorm lang vergeleken met een komeet, met een ronde "neus" aan de ene kant en een lange staart die zich in de tegenovergestelde richting uitstrekt. Zoek op internet naar afbeeldingen van de heliosfeer, en dit is de foto die je zeker zult vinden.

Maar anno 2015 met behulp van een nieuw computermodel en gegevens van het Voyager 1-ruimtevaartuig, Opher en haar co-auteur James Drake van de Universiteit van Maryland kwamen tot een andere conclusie:ze stelden voor dat de heliosfeer eigenlijk de vorm heeft van een halve maan - niet anders dan een versgebakken croissant, in feite. In dit "croissant"-model, twee jets strekken zich stroomafwaarts van de neus uit in plaats van een enkele fade-away staart. "Dat begon het gesprek over de globale structuur van de heliosfeer, ' zegt Opper.

Het hare was niet het eerste artikel dat suggereerde dat de heliosfeer iets anders was dan komeetvormig, ze wijst erop, maar het gaf focus aan een nieuw aangewakkerd debat. "Het was erg omstreden, "zegt ze. "Ik werd op elke conferentie in elkaar geslagen! Maar ik bleef bij mijn wapens."

Vervolgens, twee jaar nadat het "croissant"-debat begon, metingen van het Cassini-ruimtevaartuig, die van 2004 tot 2017 in een baan om Saturnus draaide, suggereerde nog een andere visie op de heliosfeer. Door deeltjes te timen die van de grens van de heliosfeer echoën en ze te correleren met ionen gemeten door de tweeling Voyager-ruimtevaartuigen, Wetenschappers van Cassini kwamen tot de conclusie dat de heliosfeer eigenlijk bijna rond en symmetrisch is:noch een komeet, noch een croissant, maar meer als een strandbal. Hun resultaat was net zo controversieel als de croissant. "Zo'n verandering accepteer je niet zomaar, " zegt Tom Krimigis, die experimenten leidde op zowel Cassini als Voyager. "De hele wetenschappelijke gemeenschap die in dit gebied werkt, ging er al meer dan 55 jaar vanuit dat de heliosfeer een komeetstaart had."

Nutsvoorzieningen, opper, Mannetjeseend, en collega's Avi Loeb van Harvard University en Gabor Toth van de University of Michigan hebben een nieuw driedimensionaal model van de heliosfeer bedacht dat de "croissant" met de strandbal zou kunnen verzoenen. Hun werk werd gepubliceerd in Natuurastronomie op 16 maart.

In tegenstelling tot de meeste eerdere modellen, die aannam dat geladen deeltjes in het zonnestelsel allemaal rond dezelfde gemiddelde temperatuur zweven, het nieuwe model verdeelt de deeltjes in twee groepen. Ten eerste zijn er geladen deeltjes die rechtstreeks van de zonnewind komen. Ten tweede zijn er wat ruimtefysici 'pickup'-ionen noemen. Dit zijn deeltjes die in een elektrisch neutrale vorm het zonnestelsel zijn binnengedreven - omdat ze niet worden afgebogen door magnetische velden, neutrale deeltjes kunnen "gewoon binnenlopen, ' zegt Opher, maar toen werden hun elektronen eraf geslagen.

Het ruimtevaartuig New Horizons, die nu de ruimte buiten Pluto verkent, heeft onthuld dat deze deeltjes honderden of duizenden keren heter worden dan gewone zonnewindionen als ze worden meegevoerd door de zonnewind en versneld door zijn elektrisch veld. Maar het was alleen door de temperatuur te modelleren, dichtheid en snelheid van de twee groepen deeltjes afzonderlijk ontdekten de onderzoekers hun buitenmaatse invloed op de vorm van de heliosfeer.

die vorm, volgens het nieuwe model, verdeelt eigenlijk het verschil tussen een croissant en een bol. Noem het een leeggelopen strandbal, of een bolvormige croissant:hoe dan ook, het lijkt iets te zijn waar zowel het team van Opher als de Cassini-onderzoekers het over eens kunnen zijn.

Het nieuwe model ziet er heel anders uit dan dat klassieke komeetmodel. Maar de twee lijken misschien meer op elkaar dan ze lijken, zegt Opher, afhankelijk van hoe je de rand van de heliosfeer precies definieert. Denk aan het transformeren van een grijswaardenfoto naar zwart-wit:de uiteindelijke afbeelding hangt sterk af van welke grijstint je kiest als de scheidslijn tussen zwart en wit.

Dus waarom zorgen maken over de vorm van de heliosfeer, hoe dan ook? Onderzoekers die exoplaneten bestuderen - planeten rond andere sterren - zijn zeer geïnteresseerd in het vergelijken van onze heliosfeer met die rond andere sterren. Zouden de zonnewind en de heliosfeer de belangrijkste ingrediënten kunnen zijn in het recept voor leven? "Als we onze omgeving willen begrijpen, kunnen we maar beter de hele heliosfeer begrijpen, " zegt Loeb, Ophers medewerker van Harvard.

En dan is er nog de kwestie van die DNA-versnipperende interstellaire deeltjes. Onderzoekers werken nog steeds aan wat, precies, ze betekenen voor het leven op aarde en op andere planeten. Sommigen denken dat ze de genetische mutaties hadden kunnen aansturen die leidden tot leven zoals wij, zegt Loeb. "Voor het juiste bedrag ze voeren veranderingen door, mutaties waardoor een organisme kan evolueren en complexer worden, "zegt hij. Maar de dosis maakt het gif, zoals het gezegde gaat. "Er is altijd een delicaat evenwicht bij het omgaan met het leven zoals we dat kennen. Te veel van het goede is een slechte zaak, ' zegt Loeb.

Als het om gegevens gaat, Hoewel, er is zelden teveel van het goede. En terwijl de modellen lijken te convergeren, ze worden nog steeds beperkt door een gebrek aan gegevens uit de buitenste regionen van het zonnestelsel. Dat is de reden waarom onderzoekers zoals Opher NASA hopen aan te zetten om een ​​interstellaire sonde van de volgende generatie te lanceren die een pad door de heliosfeer zal banen en direct pick-up-ionen nabij de periferie van de heliosfeer zal detecteren. Tot dusver, alleen de ruimtevaartuigen Voyager 1 en Voyager 2 zijn die grens gepasseerd, en ze lanceerden meer dan 40 jaar geleden, het dragen van instrumenten uit een ouder tijdperk die waren ontworpen om een ​​ander werk te doen. Voorstanders van missies in het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory zeggen dat een nieuwe sonde ergens in de jaren 2030 zou kunnen worden gelanceerd en 10 of 15 jaar daarna de rand van de heliosfeer zou kunnen verkennen.

"Met de Interstellaire Probe hopen we op zijn minst enkele van de talloze mysteries op te lossen die Voyagers begonnen te ontdekken, " zegt Opher. En dat, zij denkt, is het wachten waard.