Nasze miejsce we wszechświecie - sąsiedztwo naszej gwiazdy

[1] Żagiel słoneczny to napęd, który ma wykorzystywać wiatr słoneczny do dryfowania w kosmosie. Warto wspomnieć, że Polska ma swój niemały udział w testowaniu tego napędu. W 2017 roku ma zostać umieszczony na orbicie PW-Sat2.

Efekty wiatru słonecznego najbardziej odczuwalne są na obu biegunach, ponieważ generuje on tam dobrze znane zjawisko noszące nazwę "zorza polarna". Mimo że wystawienie naszego ciała bezpośrednio na wiatr słoneczny nie jest dobrym pomysłem (chyba że chcemy na własnej skórze dowiedzieć się, jak to by było wejść do ogromnej mikrofalówki), to odgrywa on ważną rolę w ochronie Układu Słonecznego przed międzygwiezdnym medium.

[2] Układ Słoneczny pędzi z zawrotną prędkością przez przestrzeń, rozpruwając za pomocą wiatru słonecznego stojące na jego drodze chmury pyłu międzygwiezdnego.

Tak się składa, że przestrzeń, przez którą porusza się nasz Układ Słoneczny nie jest taka całkiem pusta. Wypełniają ją różnego rodzaju mniejsze i większe partie chmur, pyłu i promieniowania. I choć jest to dość rozrzedzone środowisko, to często osiąga bardzo wysokie temperatury.

Na powyższej ilustracji jest ukazana nasza obecna sytuacja.
Szok końcowy jest miejscem, w którym wiatr słoneczny zwalnia do prędkości niższych od prędkości dźwięku, ma to wpływ na jego skondensowanie, temperaturę, a także pole magnetyczne. Uważa się, że ta strefa jest od nas oddalona o 75-90 AU (AU to Astronomical Unit – jednostka astronomiczna, jedna jednostka astronomiczna jest równa odległości Ziemi od Słońca). Po poprzednim odcinku myślę, że jest jasne, jak ogromna musi to być odległość.

Szok końcowy to miejsce, w którym wiatr słoneczny nagle zwalnia, mimo wszystko wciąż jest jeszcze w stanie stawiać opór przeciwstawiających się nam chmarom gazów. Rejon, w którym mimo spowolnienia wiatr słoneczny wciąż dominuje, zwany jest płaszczem Układu Słonecznego.
W Heliopauzie natomiast nad wiatrem naszej gwiazdy zaczynają przeważać siły z zewnątrz. Fala dziobowa jest wytwarzana poprzez nasze przedzieranie się przez międzygwiezdne medium, można to porównać do fali wytwarzanej przez poruszający się po wodzie statek i podobnie jak on czy też np. komety - pozostawiamy po sobie ogon.

[4] Pierwotnie przypuszczano, że prędkość z jaką pędzimy generuje na naszej drodze potężną łukową falę uderzeniową. Nowsze pomiary sugerują jednak, że nasza prędkość jest zbyt niska by wytworzyć dostateczne ciśnienie i jedyne co generujemy to fala dziobowa. Są jednak gwiazdy, których podróżom towarzyszą większe siły i są w stanie taką falę uderzeniową wytworzyć. Powyżej gwiazda LL Orionis przedzierająca się przez mgławicę Oriona i towarzysząca temu zjawisku fala uderzeniowa.

[5] Diagram ukazujący nasze obecne położenie i sąsiadujące z nami gwiazdy. Niebieskie strzałki to kierunek, w którym porusza się otaczający nas gaz.

Gazy i pył wypełniające przestrzeń, przez którą się poruszamy, nie są równomiernie rozłożone w całym kosmosie. 44 tys. – 150 tys. lat temu Układ Słoneczny wdarł się w Lokalny Obłok Gazowy i przewiduje się, że opuści go całkowicie w ciągu kolejnych 7 tys. lat. Obłok ten jest rozgrzany do temperatury 6730°C, czyli mniej więcej do takiej, jaka panuje na powierzchni Słońca. Obecnie znajdujemy się na jego peryferiach. Mimo tak wysokich temperatur, gaz ten jest bardzo rzadki, bo jego gęstość wynosi zaledwie 0,3 atomu na centymetr sześcienny, dodatkowo wcześniej wspomniana heliosfera toruje nam przez niego drogę, dzięki czemu ani Ziemia, ani inne planety Układu Słonecznego nie stykają się z nim. Mimo wszystko nie znamy do końca skutków, jakie mogą powstać przez wpadnięcie naszego układu w Obłok G (do którego się zbliżamy, jest widoczny na ilustracji powyżej).

Najbliżej nas położonym systemem gwiezdnym jest alfa Centauri, od którego dzieli nas 4,6 lat świetlnych. Jest to odległość niewyobrażalnie ogromna dla nas – cywilizacji, która nie przekroczyła żadną swoją sondą nawet wcześniej omawianej heliosfery.
System ten złożony jest z 3 wzajemnie orbitujących gwiazd: alfa Centuari A, alfa Centuari B i bladego czerwonego karła alfa Centuari C, znanego również jako Proxima Centuari. Dla nieuzbrojonego oka te gwiazdy są na tyle blisko, że wydają się jakby były jedną gwiazdą.

[6] 3 gwiazdy wchodzące w skład alfa Centuari. W czerwonym kółku zaznaczony jest alfa Centuari C. (Kliknij aby powiększyć)

Nieco dalej położoną, ale wciąż bliską nam gwiazdą jest Syriusz. Jest to najjaśniejsza gwiazda naszego nieba i przez niektórych nazywana jest potocznie "dyskotekową gwiazdą". Nazwa ta wzięła się z wyraźnego migania Syriusza. Dzięki temu jest on bardzo charakterystyczny i łatwo go można znaleźć na niebie. Mimo że wydaje się być pojedynczym obiektem, w rzeczywistości jest gwiazdą podwójną.

[7] Zdjęcie Syriusza A i Syriusza B wykonane przez teleskop Hubbla. Syriusz jest prawie dwa razy większy od Słońca.

[8] Rzut na naszą sytuację z nieco dalszej perspektywy. Szerokość strefy przedstawianej przez poprzednią grafikę wynosiła 40x40 lat świetlnych, tej natomiast 1100 x 900 lat świetlnych. Ciemny obszar przedstawia Bąbel Lokalny. Z powodów praktycznych na grafice zostały umieszczone tylko najważniejsze gwiazdy.

Zatrzymujemy się na naszym ostatnim przystanku w tym odcinku.
Jak już było wcześniej powiedziane, obszar, przez który przelatujemy jest dość rzadki, jest to spowodowane wybuchem supernowej, która niegdyś wyryła dziurę w międzygwiezdnej materii tworząc tak zwany Bąbel Lokalny. Jest on prawie trzykrotnie rzadszy niż Lokalny Obłok Międzygwiezdny, w związku z tym panuje tam także znacznie mniejsze ciśnienie. Niestety nie wiemy jak taka różnica ciśnień wpłynie na nasz układ, gdy w niego w przyszłości wlecimy.

Gwiazda Beta Canis Majoris (widoczna na ilustracji), znana również jako Murizm, oddalona jest od nas o 500 lat świetlnych, jest 13-14 razy masywniejsza od Słońca i 8-11 razy od niego większa. Jej powierzchnia jest również 4 razy gorętsza. Znajduje się ona również na fladze Brazylii, na której symbolizuje stan Amapa.

Antares jest jedną z największych widocznych dla nieuzbrojonego oka gwiazd. Jest on 883 razy większy od Słońca. Wraz z nim krąży Antares B, który mimo że jest 370 razy bladszy od swojego starszego brata, to wciąż świeci 170 razy mocniej niż Słońce.

[9] Zestawienie wielkości Antaresa i Słońca. Mimo że jest olbrzymi, to wciąż jest mniejszy od Betelgezy.

Kolejną widoczną na ilustracji gwiazdą jest Betelgeza, która jest 950-1200 razy większa od Słońca, a jej fala uderzeniowa rozpościera się na odległość 4 lat świetlnych. Mimo swojego ogromnego rozmiaru, jej życie wisi na włosku. Betelgeza jest już dość leciwą gwiazdą, a jej wiatr powoli zapada się pod oporem międzygwiezdnego medium, przez który podróżuje. Szacuje się, że niedługo zakończy swój żywot potężną eksplozją zwaną supernową typu drugiego. Supernowe są tak potężnymi wybuchami, że są widoczne z innych galaktyk. Całe szczęście, aby zagrozić naszemu życiu, musiałaby wybuchnąć będąc oddalona od nas maksymalnie 50 lat świetlnych, a jest 10 razy dalej. W każdym razie czekają nas niesamowite widoki... Albo naszych wnuków... Albo prawnuków... Albowiem Betelgeza może wybuchnąć dziś, jutro lub równie dobrze za milion lat.

[11] Betelgeza jest łatwa do odnalezienia na naszym niebie. Wystarczy znaleźć pas Oriona (3 kolejno po sobie ułożone gwiazdy).

Ilustracje:
[1] NASA/MSFC/D. Higginbotham - https://www.nasa.gov/mission_pages/smallsats/nsd_b... , NanoSail-D. [Dostęp 8.03.2016]
[2] Koncept artystyczny Oryginał: NASA/IBEX/Adler Planetarium | Modyfikacja i przekład na j. polski: bojownik Kaseton
[3] Analogia wykonana przez: K. C. Hsieh, Departament fizyki, Uniwersytet Arizonii | Fotografia: J. R. Jokipii. | Przekład z oryginału na j. polski: bojownik Kaseton
[4] The Hubble Space Telescope 1995. NASA
[5] NASA/Goddard/Adler/U. Chicago/Wesleyan, Tłumaczenie: Szczureq (Wikipedia)
[6] T Canon 85mm f/1.8 lens 11 nałożonych klatek, każda naświetlana 30 sekund. Autor: Skatebiker (Wikipedia)
[7] NASA, ESA, H. Bond (STScI), i M. Barstow (Uniwersytet Leicester)
[8] Grafika stworzona przez bojownika Kaseton na podstawie: https://en.wikipedia.org/wiki/Local_Bubble#/media... [Dostęp 8.03.2016]
[9] Grafika wykonana przez bojownika Kaseton
[10] Fragment animacji symulującej wybuch Betelgezy. Źródło: KLIK! [dostęp 8.03.2016] [11] PRC 96-04 ST Scl OPO A. Dupree (Cfa) NASA


Podziękowania dla @MeinGott za podesłanie informacji o polskim projekcie odnośnie żagli słonecznych.