Структура, известная как гелиосфера, долгое время оставалась теоретической, но ученым удалось не просто подтвердить ее существование, а создать первую в истории трехмерную карту ее границ. Это достижение стало возможным благодаря анализу данных, собранных специализированным спутником IBEX (Interstellar Boundary Explorer) за полный солнечный цикл с 2009 по 2019 год.
Граница гелиосферы, называемая гелиопаузой, представляет собой динамический фронт, где солнечный ветер — постоянный поток заряженных частиц от Солнца — сталкивается с межзвездным ветром, движущимся из глубин Галактики. Для картирования этой невидимой линии использовали метод, похожий на эхолокацию летучих мышей. Летучие мыши посылают звуковые импульсы и по отраженному сигналу строят ментальную карту пещеры. Примерно так же ученые использовали солнечный ветер, который исходит во всех направлениях, в качестве своего рода природного сонара для создания карты гелиосферы.
Ключевую роль в этом процессе сыграли энергетически нейтральные атомы (ЭНА). Эти частицы рождаются в результате столкновений частиц солнечного ветра с частицами межзвездного ветра на границе гелиосферы. Интенсивность сигнала ЭНА, регистрируемого спутником IBEX, напрямую зависит от силы солнечного ветра, достигающего гелиооболочки. Уникальная особенность метода заключается в использовании естественной изменчивости солнечного ветра. Сигнал Солнца меняется по силе, образуя уникальный паттерн, который спустя 2-6 лет появляется в возвращающемся сигнале ЭНА. Именно эта временная задержка и позволила определить расстояние до области — источника ЭНА в каждом конкретном направлении.
Масштабы открывшейся структуры поражают. Трехмерная карта показывает, что гелиосфера не симметрична. Минимальное расстояние от Солнца до гелиопаузы составляет около 120 астрономических единиц в направлении навстречу межзвездному ветру. В противоположной же стороне граница простирается значительно дальше — как минимум на 350 астрономических единиц. Чтобы оценить эти расстояния, достаточно представить, что орбита Нептуна, самой дальней планеты Солнечной системы, имеет диаметр всего около 60 астрономических единиц.
Это первое прямое измерение границы нашей звездной системы открывает новую главу в понимании того, как Солнечная система взаимодействует с окружающей ее галактической средой. Полученные данные позволяют не только увидеть форму защитного кокона, но и глубже изучить физические процессы, происходящие на его границах, что имеет фундаментальное значение для астрофизики и гелиофизики.