เฮลิโอสเฟียร์คืออะไรและมีขอบเขตอยู่ตรงไหน

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

ถ้ามองภาพระบบสุริยะ เรามักเห็นดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลาง มีดาวเคราะห์เรียงรายออกไปจนถึงดาวเนปจูน แต่เมื่อพ้นวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงสุดท้ายแล้ว อิทธิพลจากดวงอาทิตย์ยังเดินทางต่อไปอีกไกล

บริเวณว่างระหว่างดาวไม่ได้ว่างเปล่าเสียทีเดียว มันมีก๊าซ ฝุ่น และสนามแม่เหล็กเจือจางอยู่ ขณะเดียวกัน ดวงอาทิตย์ก็ปล่อยอนุภาคออกมารอบตัวตลอดเวลา แล้วอนุภาคเหล่านั้นไปสิ้นสุดตรงไหน?

บริเวณที่ลมสุริยะแผ่ออกไปและปะทะกับสสารระหว่างดาวจนเกิดเป็นพื้นที่คล้ายฟองขนาดมหึมานี้ เรียกว่า เฮลิโอสเฟียร์ มันครอบคลุมดาวเคราะห์ทุกดวงและทอดออกไปไกลเลยวงโคจรของดาวพลูโต

ฟองนี้ไม่ได้มีผิวใสให้มองเห็นเหมือนฟองสบู่ แต่เป็นคำอธิบายบริเวณอวกาศที่มีพลาสมาและสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์เป็นส่วนสำคัญ

ลมสุริยะพัดจากดวงอาทิตย์ได้อย่างไร

ชั้นบรรยากาศส่วนนอกของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าโคโรนาร้อนมาก จนอนุภาคมีประจุบางส่วนหลุดออกมาและไหลไปในอวกาศ กระแสนี้เรียกว่า ลมสุริยะ ประกอบด้วยอนุภาคอย่างอิเล็กตรอนและไอออน พร้อมพาสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ออกไปด้วย

ลมชนิดนี้ไม่เหมือนลมที่พัดใบไม้บนโลก เพราะมันเบาบางมาก แต่เคลื่อนที่เร็วมากเช่นกัน บริเวณใกล้วงโคจรโลกมีความเร็วราว 400 กิโลเมตรต่อวินาที และความเร็วเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพของดวงอาทิตย์

เมื่อกระแสอนุภาคไหลออกไปไกล แรงดันจากสสารระหว่างดาวจะต้านมันมากขึ้น จนลมสุริยะชะลอความเร็วลงอย่างมากบริเวณที่เรียกว่าเทอร์มิเนชันช็อก ถัดออกไปเป็นเขตเฮลิโอชีท ก่อนถึงขอบนอกที่เรียกว่า เฮลิโอพอส ซึ่งเป็นแนวแบ่งระหว่างบริเวณที่ลมสุริยะมีอิทธิพลเด่นกับสสารระหว่างดาว

ขอบเขตนี้ไม่ใช่กำแพงแข็งหรือวงกลมที่มีขนาดคงที่ ความแรงของลมสุริยะและสภาพแวดล้อมระหว่างดาวเปลี่ยนแปลงได้ นักวิทยาศาสตร์ยังศึกษารูปร่างโดยรวมของเฮลิโอสเฟียร์อยู่

ยานวอยเอเจอร์บอกอะไรเราได้บ้าง

หลักฐานสำคัญมาจากยานวอยเอเจอร์ 1 และ 2 ซึ่งปล่อยจากโลกในปี 1977 และเดินทางออกไปคนละทิศทาง วอยเอเจอร์ 1 ผ่านเฮลิโอพอสเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวในปี 2012 ส่วนวอยเอเจอร์ 2 ผ่านตามไปในปี 2018 ข้อมูลจากยานช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของอนุภาคและสนามแม่เหล็กบริเวณขอบเขตนี้ได้โดยตรง

คำว่าเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวไม่ได้หมายความว่ายานออกจากระบบสุริยะในทุกความหมาย ถ้านับขอบเขตจากวัตถุที่ยังอยู่ภายใต้อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ยังมีบริเวณที่เรียกว่าเมฆออร์ตอยู่ไกลออกไปอีกมาก เมฆนี้เป็นกลุ่มวัตถุน้ำแข็งที่คาดว่าล้อมรอบระบบสุริยะ และยังไม่มีใครสังเกตเห็นโดยตรง

ฟองนี้ช่วยโลกอย่างไร

เฮลิโอสเฟียร์ช่วยกีดกันรังสีคอสมิกพลังงานสูงจากนอกระบบสุริยะได้จำนวนมาก แม้จะไม่ได้หยุดอนุภาคทั้งหมด ส่วนโลกยังมีสนามแม่เหล็กและบรรยากาศช่วยป้องกันเพิ่มเติมอีกชั้น

ในอีกด้านหนึ่ง ลมสุริยะก็ส่งผลต่อสภาพอวกาศใกล้โลก เมื่อกิจกรรมของดวงอาทิตย์รุนแรง อนุภาคและสนามแม่เหล็กที่เดินทางมาถึงอาจรบกวนดาวเทียมและระบบสื่อสารได้ การศึกษาลมสุริยะจึงเกี่ยวข้องทั้งกับการสำรวจอวกาศไกลและเทคโนโลยีที่เราใช้อยู่ใกล้ตัว

เฮลิโอสเฟียร์จึงเป็นเหมือนบริเวณที่ลมหายใจของดาวฤกษ์ดวงหนึ่งแผ่ออกไปพบกับสภาพแวดล้อมระหว่างดาว แม้มองไม่เห็นด้วยตา แต่ยานสำรวจช่วยให้เราวัดร่องรอยของมันได้ และทำให้เห็นว่าบ้านของเราเชื่อมต่อกับอวกาศรอบข้างอย่างไร