Ποια είναι τα όρια του Ηλιακού συστήματος; Με άλλα λόγια, πόσο μακριά πρέπει να ταξιδέψουμε από τον Ήλιο, ώστε να μπορούμε να ισχυριστούμε με βεβαιότητα ότι έχουμε πλέον διαφύγει από την επιρροή του και βρισκόμαστε στο μεσοαστρικό Διάστημα;

Παρόλο που το Ηλιακό σύστημα καταλαμβάνει μία απειροελάχιστη περιοχή σε σχέση με την έκταση του Γαλαξία, το μέγεθός του για τα ανθρώπινα μέτρα είναι τεράστιο. Μία βασική μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για τον υπολογισμό αποστάσεων εντός του Ηλιακού συστήματος είναι η Αστρονομική Μονάδα (ΑΜ), η οποία ισούται με την μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο, δηλαδή περίπου 150 εκατ. km. Έτσι, λοιπόν, ο γιγάντιος Δίας απέχει περίπου 780 εκατ. km ή 5,2 ΑΜ από τον Ήλιο, ενώ η τροχιά του Ποσειδώνα, του πιο απομακρυσμένου πλανήτη, απέχει 4,5 δισ. km ή 30 ΑΜ από τον Ήλιο. Ωστόσο, το Ηλιακό μας σύστημα εκτείνεται σε ακόμη μεγαλύτερες αποστάσεις.

Πέρα απ’ την τροχιά του Ποσειδώνα και μέχρι τις περίπου 55 ΑΜ, εκτείνεται το παγωμένο βασίλειο της Ζώνης Kuiper. Τα ουράνια σώματα που την απαρτίζουν είναι αρχέγονα «λείψανα» που περίσσεψαν κατά τον σχηματισμό του Ηλιακού συστήματος, ενώ εμπεριέχουν μεγάλες ποσότητες παγωμένων πτητικών ενώσεων, όπως μεθάνιο, αμμωνία και νερό. Στην ευρύτερη περιοχή της Ζώνης Kuiper βρίσκεται ο νάνος πλανήτης Πλούτωνας, καθώς και πολλά ακόμη παγωμένα σώματα, τα οποία διαγράφουν ιδιαίτερα ελλειπτικές τροχιές, που τα φέρνουν από τις 30-35 ΑΜ ακόμη και στις 100 ΑΜ μακριά από τον Ήλιο. Αυτή είναι σε γενικές γραμμές η διαστημική μας γειτονιά, που με την σειρά της ανήκει σε μία αχανή αστρική πολιτεία 200 δισ. άστρων. Χαμένο ανάμεσα στα άστρα μίας εκ των εξωτερικών σπειρών του Γαλαξία και περίπου 26.000 έτη φωτός μακριά από το γαλαξιακό κέντρο βρίσκεται και το άστρο που μας χαρίζει απλόχερα το φως του: ο Ήλιος.

Ο Ήλιος, όμως, δεν εκλύει μόνο ακτινοβολία. Αναρίθμητα φορτισμένα σωματίδια, κυρίως πρωτόνια και ηλεκτρόνια, ξεχύνονται από την επιφάνειά του, με μέση ταχύτητα 400 km/s, σε μία ασταμάτητη ροή που σχηματίζει τον Ηλιακό άνεμο. Αλληλεπιδρώντας με το μαγνητικό πεδίο της Γης, ο Ηλιακός άνεμος προκαλεί το μαγευτικό φαινόμενο του πολικού σέλαος. Συνεχίζοντας, ωστόσο, την πορεία του, «παρασέρνει» το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου στο Διάστημα, πέρα ακόμη και από τις τροχιές των περισσότερων αντικειμένων της Ζώνης Kuiper, σχηματίζοντας γύρω από το Ηλιακό σύστημα μία προστατευτική «φυσαλίδα»: την ηλιόσφαιρα. Προστατεύοντας το Ηλιακό μας σύστημα από τις κοσμικές ακτίνες που προέρχονται από τον διαστρικό χώρο, η επιφάνεια της φυσαλίδας αυτής (προς την κατεύθυνση που κινείται ο Ήλιος και το Ηλιακό μας σύστημα, καθώς περιφέρονται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο) είναι το απώτατο όριο στο οποίο εκτείνεται η επιρροή του ηλιακού μαγνητικού πεδίου και του ηλιακού ανέμου (προς την αντίθετη κατεύθυνση, όμως, η ηλιόσφαιρα «ξεχειλώνει» και επιμηκύνεται, όπως περίπου η ουρά ενός κομήτη).

Επειδή, όμως, κάθε άλλο άστρο στον Γαλαξία εκλύει τον δικό του αστρικό άνεμο, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το απώτατο όριο του Ηλιακού μας συστήματος βρίσκεται εκεί όπου η πίεση από τα φορτισμένα σωματίδια του Ηλιακού ανέμου εξισορροπείται από την πίεση, η οποία οφείλεται στα φορτισμένα σωματίδια των αστρικών ανέμων που προέρχονται από όλα τα γειτονικά μας άστρα. Το όριο αυτό ονομάζεται ηλιόπαυση και απέχει από τον Ήλιο περίπου 121 ΑΜ.

Αξίζει να αναφέρουμε εδώ ότι μέχρι σήμερα δύο μόλις διαστημοσυσκευές έχουν διαβεί το όριο αυτό. Σήμερα, δηλαδή, περίπου 44 χρόνια μετά την εκτόξευσή του και έχοντας απομακρυνθεί περισσότερα από 19,2 δισ. km (ή 129 ΑΜ) από την Γη, το Voyager 2 έχει την «τιμή» να είναι η δεύτερη διαστημοσυσκευή, μετά το Voyager 1, που αφήνει πίσω της το Ηλιακό σύστημα, ταξιδεύοντας μέσα στην απεραντοσύνη του μεσοαστρικού Διαστήματος. Το Voyager 1, από την άλλη, βρίσκεται ήδη 155 ΑΜ μακριά από την Γη, ενώ «απέδρασε» από τα όρια του Ηλιακού μας συστήματος στις 25 Αυγούστου 2012.

Κατά μία έννοια, επομένως, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το Ηλιακό μας σύστημα εκτείνεται μέχρι την ηλιόπαυση, μέχρι εκεί δηλαδή όπου «κυριαρχεί» η επιρροή του Ήλιου, όπως αυτή καθορίζεται από το μαγνητικό του πεδίο και τον Ηλιακό άνεμο. Υπάρχουν, ωστόσο, ορισμένα ουράνια σώματα τα οποία κινούνται σε ιδιαίτερα ελλειπτικές τροχιές γύρω από τον Ήλιο, τόσο πολύ μάλιστα, που το αφήλιό τους, δηλαδή το πλέον απομακρυσμένο σημείο της τροχιάς τους από τον Ήλιο, υπερβαίνει κατά πολύ το όριο της ηλιόπαυσης. Χαρακτηριστικότερο ίσως παράδειγμα ενός τέτοιου σώματος είναι ο πλανητοειδής Sedna, το αφήλιο του οποίου βρίσκεται  937 ΑΜ μακριά!

Το ουράνιο αυτό σώμα συμπληρώνει μία πλήρη περιφορά γύρω από τον Ήλιο σε  σχεδόν 11.400 χρόνια και προφανώς ανήκει στο Ηλιακό μας σύστημα, καθώς είναι «φυλακισμένο» στο βαρυτικό πεδίο του Ήλιου, μέσα στο οποίο κινείται. Αντίστοιχα, όμως, γνωρίζουμε ότι υπάρχουν και αρκετοί κομήτες μεγάλης περιόδου, οι οποίοι χρειάζονται ακόμη και εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια προκειμένου να συμπληρώσουν μια πλήρη τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Πραγματικά, οι περισσότεροι αστρονόμοι θεωρούν ότι στις παρυφές της βαρυτικής «κυριαρχίας» του Ήλιου υπάρχει ένα αραιό σφαιρικό νέφος παγωμένων σωμάτων, το επονομαζόμενο Νέφος Oort, που αποτελεί την σχεδόν ανεξάντλητη δεξαμενή των κομητών με μεγάλη περίοδο. Οι αποστάσεις στις οποίες βρίσκονται τα εσωτερικά και εξωτερικά όρια του Νέφους Oort παραμένουν ασαφείς, εκτιμάται ωστόσο ότι εκτείνονται από τις 2.000-5.000 ΑΜ μέχρι και τις 50.000-100.000 ΑΜ από τον Ήλιο. Το νέφος αυτό, ωστόσο, είναι ακόμη υποθετικό, με την έννοια ότι δεν έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξή του με την παρατήρηση.

Με αυτά τα δεδομένα, μπορούμε να προσδιορίσουμε τα όρια του Ηλιακού μας συστήματος και με έναν δεύτερο τρόπο, ο οποίος καθορίζεται από το πόσο μακριά εκτείνεται η βαρυτική «κυριαρχία» του Ήλιου, με άλλα λόγια από την μέγιστη απόσταση στην οποία μπορεί να βρίσκεται ένα ουράνιο σώμα, παραμένοντας σε τροχιά γύρω του. Σύμφωνα με τον νόμο της παγκόσμιας έλξης, η ελκτική δύναμη μεταξύ δύο ουράνιων σωμάτων είναι ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης. Θεωρητικά, επομένως, η βαρυτική έλξη του Ήλιου εξασθενεί διαρκώς, αλλά δεν μηδενίζεται ποτέ. Πρακτικά, ωστόσο, υπάρχει ένα όριο όπου η βαρυτική του έλξη γίνεται αμελητέα σε σχέση με την βαρυτική έλξη των γειτονικών του άστρων.

Το πλησιέστερο άστρο στο Ηλιακό μας σύστημα είναι ο Εγγύτατος του Κενταύρου, μόλις 4,25 έτη φωτός μακριά, ο οποίος ανήκει στο τριπλό αστρικό σύστημα Α Κενταύρου. Το βαρυτικό πεδίο των άστρων αυτών περιορίζει (προς την κατεύθυνσή τους) την σφαίρα της βαρυτικής κυριαρχίας του Ήλιου στην απόσταση των 2 περίπου ετών φωτός, δηλαδή στην μισή περίπου απόσταση που μας χωρίζει από τον Εγγύτατο του Κενταύρου. Έτσι, λοιπόν, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι οι παρυφές της βαρυτικής κυριαρχίας του Ήλιου, και κατά συνέπεια τα εξώτατα όρια στα οποία εκτείνεται το Ηλιακό σύστημα, βρίσκονται περίπου 2 έτη φωτός μακριά του.

Γνωρίζουμε, ωστόσο, ότι οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις των γειτονικών μας άστρων μπορούν να επηρεάσουν ουράνια σώματα τα οποία βρίσκονται και στην μισή από αυτή την απόσταση. Πραγματικά, οι κομήτες μεγάλης περιόδου παραμένουν συνήθως «αδρανείς» στην ευρύτερη περιοχή του Νέφους Oort. Δεδομένης, όμως, της μεγάλης απόστασης που τους χωρίζει από τον Ήλιο, οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις που ασκούνται πάνω τους από γειτονικά μας άστρα, από νέφη αερίων και σκόνης, τα οποία «συναντά» το Ηλιακό σύστημα, καθώς περιφέρεται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο κ.ο.κ., μπορούν να εκτρέψουν κάποιους απ’ αυτούς, εκτινάσσοντάς τους προς το εσωτερικό Ηλιακό σύστημα.

Για να πάρουμε, όμως, μία αίσθηση του πόσο μεγάλη είναι για τα ανθρώπινα δεδομένα η απόσταση που μας χωρίζει από το Νέφος Oort, αρκεί μόνο να πούμε ότι το Voyager 1, που κινείται με ταχύτητα 61.000 km/h και διανύει απόσταση περίπου 3,6 ΑΜ τον χρόνο, θα φτάσει στην εσωτερική του πλευρά σε λίγο περισσότερο από 500 χρόνια (αν υποθέσουμε ότι αυτή απέχει 2.000 ΑΜ από τον Ήλιο). Εάν, πάλι, υποθέσουμε ότι η εξωτερική πλευρά του Νέφους Oort βρίσκεται 100.000 ΑΜ μακριά από τον Ήλιο, τότε το Voyager 1 θα χρειαστεί περίπου 27.000 χρόνια για να το διασχίσει και να «δραπετεύσει» εντέλει για πάντα από την σφαίρα της βαρυτικής του κυριαρχίας.

Κλείνοντας αυτή την παρουσίαση για την έκταση του Ηλιακού μας συστήματος, αξίζει να υπενθυμίσουμε για μία ακόμη φορά πόσο αδιανόητα μεγάλες είναι οι αστρονομικές αποστάσεις. Εάν, για παράδειγμα, το Voyager 1, κατευθυνόταν προς τον Εγγύτατο του Κενταύρου και εάν η θρυλική αυτή διαστημοσυσκευή διατηρούσε την ταχύτητά της των 61.000 km/h (συγκριτικά το ταχύτερο αεριωθούμενο δεν υπερβαίνει τα 3.500 km/h), θα έφτανε στην γειτονιά του μετά από σχεδόν 74.000 χρόνια, μία απόσταση την οποία το φως, κινούμενο με 300.000 km/s, θα διένυε σε 4,25 χρόνια! Υπενθυμίζουμε εδώ ότι ο Γαλαξίας μας εμπεριέχει περίπου 200 δισ. άστρα, ενώ η διάμετρος του γαλαξιακού δίσκου μπορεί και να υπερβαίνει τα 150.000 έτη φωτός! Ακόμη πιο ασύλληπτες, όμως, από τις αποστάσεις ανάμεσα στα άστρα, είναι οι αποστάσεις ανάμεσα στους γαλαξίες. Αρκεί μόνο να πούμε ότι, εάν ταξιδεύαμε με την ταχύτητα του φωτός, δηλαδή με 300.000 km/s, θα χρειαζόμασταν 2,5 εκατ. χρόνια για να φτάσουμε μέχρι τον γαλαξία της Ανδρομέδας, τον πλησιέστερο σε μας γιγάντιο γαλαξία. Και υπάρχουν περίπου 2 τρισ. γαλαξίες στο παρατηρήσιμο Σύμπαν, το οποίο έχει διάμετρο 93 δισ. έτη φωτός!

 

Φωτογραφία: Καλλιτεχνική απεικόνιση του εσωτερικού τμήματος του Ηλιακού συστήματος, εκεί δηλαδή που περιφέρονται οι πλανήτες.

Credit: The International Astronomical Union/Martin Kornmesser

 

Πηγές:

ESA Science & Technology - The heliosphere

Voyager (nasa.gov)

Overview | Oort Cloud – NASA Solar System Exploration

π