Il sistema solare è un luogo affascinante e misterioso, pieno di fenomeni che ancora oggi sfidano la nostra comprensione. Uno di questi è il confine estremo del sistema solare, noto come eliopausa. Questa regione, dove l’influenza del vento solare si ferma e inizia lo spazio interstellare, è stata soprannominata “muro di fuoco” che circonda il sistema solare. Il nome è iperbolico e tecnicamente inesatto, ma indica una scoperta notevole che è stata uno dei principali risultati delle missioni Voyager.
La scoperta dell’eliopausa
Le sonde Voyager hanno attraversato così tanto, è sorprendente che una di esse sia ancora in funzione e che ci siano ancora speranze di ripristinare l’altra. Tuttavia, un “muro di fuoco” suona come una prova più dura di tutto ciò che hanno sopravvissuto messo insieme, più una prova retorica di dedizione che qualcosa che una sonda spaziale dovrebbe dover navigare.
Nonostante ciò, è il termine che alcune persone hanno usato per descrivere l’eliopausa, e a prima vista hanno un caso. Dopo tutto, le sonde coraggiose hanno misurato temperature di 30.000-50.000 kelvin (circa 27.726-49.726 gradi Celsius) nel loro passaggio attraverso l’eliopausa, il che rende i fuochi terrestri freddi in confronto.
La natura dell’eliopausa
Naturalmente, non c’è un fuoco letterale nel senso di combustibile che subisce combustione reagendo con l’ossigeno. Come il Sole, l’eliopausa è composta da plasma caldo. Tuttavia, passare attraverso l’eliopausa non è stato nulla come incontrare il Sole; nemmeno la corona solare.
Il motivo per cui le due sonde non si sono vaporizzate, figuriamoci malfunzionato, è che la densità del materiale al di fuori dei confini del vento solare è incredibilmente bassa.
La fisica del calore e l’eliopausa
Per comprendere come qualcosa così lontano dal Sole possa essere così caldo, e anche perché ciò non ha influenzato la prima sonda ad entrarci, è importante capire un po’ la fisica del calore.
La temperatura è una misura della velocità con cui atomi e molecole vibrano. Serve energia per creare vibrazioni più veloci. Una volta che la velocità delle vibrazioni è aumentata, indipendentemente dalla fonte di quell’energia, è più probabile che urtino qualcosa nelle vicinanze e trasferiscano parte di quell’energia a ciò che colpiscono. Di conseguenza, se si mette la mano in un gas caldo, le molecole in movimento rapido collidono con essa in modo che molto presto anche la mano sarà molto calda. (Dobbiamo dire, “Non provate questo a casa”?)
Più le molecole sono poche, meno energia serve per farle muovere molto velocemente, ma anche meno probabilità ci sono che un oggetto solido intruso si imbatta in esse. Senza tali incontri, l’energia non può essere trasferita e il nuovo arrivato rimarrà fresco.
Questa è la situazione in cui si trovano le sonde Voyager, come sarà il caso per le future navicelle spaziali che lasceranno il sistema solare. L’eliopausa può essere più densa dello spazio su entrambi i lati, giustificando parzialmente la descrizione come “muro”, ma è ancora più un vuoto rispetto all’interno della cosa che si usa per pulire la casa. Anche se le poche molecole presenti si muovono fenomenalmente veloci – e quindi a una temperatura molto alta – non saranno in grado di riscaldare qualcosa di così sostanziale come le Voyager, che pesano 722 chilogrammi ciascuna.
La causa delle alte temperature
Ciò lascia ancora la questione di come quegli atomi e molecole sparsi siano diventati così caldi in primo luogo.
L’eliopausa era stata prevista come calda, ma le stime precedenti erano circa la metà di quelle misurate dalle Voyager, dimostrando ancora una volta il grande valore della coppia.
Il vento solare all’interno dell’eliosfera è caldo, avendo avuto poche opportunità di disperdere la sua energia, ma il mezzo interstellare al di fuori dell’eliopausa è freddo, quindi ci si potrebbe aspettare che il confine sia da qualche parte nel mezzo. Invece, l’eliopausa è molto più calda di entrambi.
Le temperature misurate dalle Voyager sono state attribuite sia alla compressione del plasma quando il vento solare incontra il mezzo interstellare, sia alla riconnessione magnetica. La riconnessione avviene in plasmi elettricamente conduttivi quando il riarrangiamento della struttura del campo fa sì che l’energia magnetica venga convertita in onde in movimento rapido, energia termica e accelerazione delle particelle.
La riconnessione magnetica è stata testimoniata dove i campi magnetici intorno alla Terra e ad altri pianeti incontrano il vento solare. Nonostante il suo nome, può riferirsi sia a campi magnetici connessi che si scollegano, sia a campi disconnessi che si riuniscono.
