Pane Sulu, vztyčte štíty!

Heliosféra je nesmírně důležitá pro zachování života na naší planetě. Když se například před několika miliony let prodíral skrz naši část Mléčné dráhy shluk hmotných hvězd ve kterém explodovala jedna supernova za druhou, většina kosmických paprsků z výbuchů byla tímto štítem sluneční soustavy zachycena a naši humanoidní předkové byli ušetřeni radiační koupele, která je mohla i zahubit.

Nic na světě ovšem není perfektní, tedy není dokonalý ani tento štít. Faktem je, že některé druhy útoků z kosmu nezadrží. Řečí Star Treku, "Něco proniklo dovnitř" a to "něco" vždy znamenalo problém. Vezměme za příklad kosmické paprsky. Ty byly díky výbuchům supernov urychleny až k rychlosti světla. Heliosféra jich sice zachytí asi 90%, ovšem zbytek, nejsilnějších 10% z nich pronikne až dovnitř sluneční soustavy. Bublina která nás chrání není navíc citlivá na částice bez elektrického náboje. Magnetické pole sice může zachytit a odklonit nabité částice, jako jsou například kosmické paprsky, ale už nezachytí neutrální atomy a molekuly nebo kousky prachu a skal. Pro ně nechává dveře zcela otevřené.

Proud neutrálních heliových atomů, tak zvaný mezihvězdný vítr, proudí trvale a bez zábran celou sluneční soustavou. Vane od středu galaxie, ze směru od souhvězdí Sagittarius. Protože atomy helia nejsou elektricky nabité, magnetická bublina s nimi nic nezmůže. Proud těchto částic byl objeven zhruba před třiceti lety a je aktivně sledován flotilou kosmických sond NASA i ESA. Jmenujme alespoň ty nejdůležitější: SOHO, EUVE, ACE a obzvláště pak Ulysses.

Po mnoho let byly fyzikální charakteristiky proudu mezihvězdného větru téměř neprozkoumány. Teprve schopnost studovat jej z blízka pomocí moderních sond umožnila trvale sledovat jeho teplotu, hustotu a rychlost. Výzkum tak přinesl poznání, že teplota proudu je poměrně vysoká, okolo 6000°C, to je asi tolik jako povrchová teplota Slunce. Ovšem díky jeho nízké hustotě, jen 0.015 heliového atomu na kubický centimetr, se od tohoto tepla žádná ze sond moc neohřeje. Jen pro srovnání, pozemská atmosféra na úrovni hladiny moře obsahuje miliardu miliard krát (10 a 21 nul) více částic. A nakonec, rychlost tohoto proudu je asi 26 km/s, tedy okolo 94.000 km/h.

Většina lidí si myslí, že kosmický prostor je prázdný. To ale není pravda. Sluneční soustava se právě teď sráží s obrovským mezihvězdným mrakem. "Prázdnota" mezi hvězdami je přeplněna mraky plynů. Zatím co mraky na Zemi mají rozměry v kilometrech, mezihvězdné mraky lze měřit na světelné roky. Existují v mnoha formách, od chladných a temně černých až po velmi barevné a horké. Rodí se v nich (a z nich) hvězdy a než tyto hvězdy zaniknou vrátí do okolního prostoru takových mraků ještě více. Mezihvězdné mraky jsou všude a tedy není žádným překvapením, že sluneční soustava teď jedním z nich prochází.

Tento mrak se stejně jako většina hmoty ve vesmíru sestává hlavně z vodíku. Víme to díky tomu, že vodík pohlcuje část spektra ze světla blízkých hvězd. Astronomové využívají tohoto pohlcování k určení hlavního tvaru mraku. Jejich závěr zní. Mrak kterým právě sluneční soustava prochází je několik světelných roků široký a je dost roztřepený. (obrázek)

Samotný vodík nepronikne ochranou heliosféry snadno, protože vodíkové atomy jsou ionizovány mezihvězdným ultrafialovým zářením a jako elektricky nabité je heliosféra odkloní nebo zadrží. Naopak atomy helia jsou většinou neutrální a tak se bez problémů vloudí až dovnitř sluneční soustavy. Ačkoliv je helium jen malou částí celého mraku vypovídá před vědci o mraku jako celku. Jeho teplota je také 6000°C, tedy stejná jako teplota heliového proudu. Rychlost proudu, 26 km/s, je také stejná. A pokud je v mraku "standardní" kosmická směs vodíku a helia, což je rozumný předpoklad, pak jeho celková hustota musí být vyšší, asi 0.264 atomů na kubický centimetr.

Jsou tato čísla důležitá? Odpověď zní - ano. Jsou zásadní pro zjištění velikosti a "děravosti" heliosféry. Náš kosmický štít, bublina nafouknutá zevnitř slunečním větrem, je na vnější straně zhuštěná právě tlakem mezihvězdného mraku. Je s ním v křehké rovnováze. Pokud tlak mraku, tedy součin jeho teploty, hustoty a rychlosti bude vysoký, pak přemůže tlak slunečního větru a náš štít se zmenší. Tím se také zmenší i naše ochrana proti kosmickým paprskům.

Za několik tisíc roků sluneční soustava projde úplně skrz tento mrak a jak předpokládají někteří vědci, dostane se do nízkotlaké dutiny zbylé po supernovách, které zde před několika miliony let explodovaly. Heliosféra pak bude expandovat, výrazně zvýší svůj rozměr a následně tím poskytne našim potomkům mnohem lepší ochranu proti kosmickým paprskům.

A co dál? Sluneční soustava se může dostat do dalšího mraku, heliosféra se jehi tlakem zmenší a tak dále a tak dále.

Štíty nahoru? Štíty dolů? To už není jen science fiction.......

Podle: Science@NASA
Převzato: Hvězdárna Uherský Brod