Elf miljard mijl verderop - meer dan vier keer de afstand van ons tot Pluto - ligt de grens van de magnetische bel van ons zonnestelsel, de heliopauze. Hier het magnetische veld van de zon, zich als een onzichtbaar spinnenweb door de ruimte uitstrekken, hapert naar niets. De interstellaire ruimte begint.

"Het is echt de grootste grens in zijn soort die we kunnen bestuderen, " zei Walt Harris, ruimtefysicus aan de Universiteit van Arizona in Tucson.

We weten nog weinig over wat zich buiten deze grens bevindt. Gelukkig, stukjes interstellaire ruimte kunnen tot ons komen, die dwars door deze grens gaan en hun weg vinden naar het zonnestelsel.

Een nieuwe NASA-missie zal licht bestuderen van interstellaire deeltjes die ons zonnestelsel zijn binnengedrongen om meer te weten te komen over de dichtstbijzijnde uithoeken van de interstellaire ruimte. De missie, genaamd de Spatial Heterodyne Interferometrische Emission Line Dynamics Spectrometer, of SCHILDEN, zal zijn eerste kans krijgen om op 19 april te lanceren aan boord van een suborbitale raket van de White Sands Missile Range in New Mexico, 2021.

Ons hele zonnestelsel is op drift in een cluster van wolken, een gebied dat is vrijgemaakt door oude supernova-explosies. Astronomen noemen deze regio de Lokale Bubbel, een langwerpig stuk ruimte van ongeveer 300 lichtjaar lang binnen de spiraalvormige Orion-arm van ons Melkwegstelsel. Het bevat honderden sterren, inclusief onze eigen zon.

We varen deze interstellaire zee in ons vertrouwde schip, de heliosfeer, een veel kleinere (hoewel nog steeds gigantische) magnetische bel die door de zon is opgeblazen. Terwijl we om de zon draaien, het zonnestelsel zelf, ingekapseld in de heliosfeer, raast door de Local Bubble op ongeveer 52, 000 mijl per uur (23 kilometer per seconde). Interstellaire deeltjes bekogelen de neus van onze heliosfeer als regen tegen een voorruit.

Onze heliosfeer lijkt meer op een rubberen vlot dan op een houten zeilboot:de omgeving vormt zijn vorm. Het comprimeert op drukpunten, breidt zich uit waar het bezwijkt. Hoe en waar de voering van onze heliosfeer precies vervormt, geeft ons aanwijzingen over de aard van de interstellaire ruimte daarbuiten. Deze grens - en eventuele misvormingen daarin - zijn wat Walt Harris, hoofdonderzoeker van de SHIELDS-missie, is na.

SHIELDS is een telescoop die zal lanceren aan boord van een sondeerraket, een klein voertuig dat een paar minuten observatietijd naar de ruimte vliegt voordat het terugvalt naar de aarde. Harris' team lanceerde een eerdere versie van de telescoop als onderdeel van de HYPE-missie in 2014, en na wijziging van het ontwerp, ze zijn klaar om opnieuw te lanceren.

SHIELDS zal het licht meten van een speciale populatie waterstofatomen die oorspronkelijk uit de interstellaire ruimte komt. Deze atomen zijn neutraal, met een uitgebalanceerd aantal protonen en elektronen. Neutrale atomen kunnen magnetische veldlijnen kruisen, dus sijpelen ze bijna onaangedaan door de heliopauze en in ons zonnestelsel - maar niet helemaal.

De kleine effecten van deze grensoverschrijding zijn de sleutel tot de techniek van SHIELDS. Geladen deeltjes stromen rond de heliopauze, een barrière vormen. Neutrale deeltjes uit de interstellaire ruimte moeten door deze handschoen gaan, die hun paden verandert. SHIELDS is ontworpen om de banen van de neutrale deeltjes te reconstrueren om te bepalen waar ze vandaan kwamen en wat ze onderweg zagen.

Een paar minuten na de lancering, SHIELDS zal zijn piekhoogte van ongeveer 300 kilometer boven de grond bereiken, ver boven het absorberende effect van de aardatmosfeer. Zijn telescoop richtend op de neus van de heliosfeer, het zal licht detecteren van aankomende waterstofatomen. Door te meten hoe de golflengte van dat licht zich uitrekt of samentrekt, wordt de snelheid van de deeltjes onthuld. Alles verteld, SHIELDS zal een kaart produceren om de vorm en variërende dichtheid van materie tijdens de heliopauze te reconstrueren.

De gegevens, Harris hoopt, zal helpen bij het beantwoorden van prikkelende vragen over hoe de interstellaire ruimte eruit ziet.

Bijvoorbeeld, astronomen denken dat de lokale bel als geheel ongeveer 1/10e zo dicht is als het grootste deel van de rest van de hoofdschijf van de melkweg. Maar we kennen de details niet, bijvoorbeeld is materie in de Lokale Bubble gelijkmatig verdeeld, of opeengepakt in dichte zakken omringd door niets?

"Er is veel onzekerheid over de fijne structuur van het interstellaire medium - onze kaarten zijn nogal ruw, Harris zei. "We kennen de algemene contouren van deze wolken, maar we weten niet wat er in hen gebeurt."

Astronomen weten ook niet veel over het magnetische veld van de melkweg. Maar het zou een stempel moeten drukken op onze heliosfeer die SHIELDS kan detecteren, de heliopauze op een specifieke manier comprimeren op basis van zijn sterkte en oriëntatie.

Eindelijk, leren hoe onze huidige plot van de interstellaire ruimte eruit ziet, kan een nuttige gids zijn voor de (verre) toekomst. Ons zonnestelsel gaat net door ons huidige stukje ruimte. In zo'n 50 000 jaar, we zijn op weg uit de Local Bubble en door naar wie weet wat.

"We weten niet echt hoe die andere cloud is, en we weten niet wat er gebeurt als je een grens overschrijdt naar die wolk, Harris zei. "Er is veel interesse om te begrijpen wat we waarschijnlijk zullen ervaren als ons zonnestelsel die overgang maakt."

Niet dat ons zonnestelsel het nog niet eerder heeft gedaan. In de afgelopen vier miljard jaar is Harris legt uit, De aarde is door verschillende interstellaire omgevingen gegaan. Het is gewoon dat we nu in de buurt zijn, met de wetenschappelijke hulpmiddelen om het te documenteren.

"We proberen gewoon onze plaats in de melkweg te begrijpen, en waar we naartoe gaan in de toekomst, "zei Harris.