Struttura dell’Eliosfera con la traiettoria delle sonde Pioneer e Voyager che escono dal Sistema Solare. Foto: Nasa

Dopo aver popolato la Terra con le loro macchine, gli esseri umani le hanno inviate anche nello spazio, sempre più lontano. Da pochi giorni, sono diventati quattro i veicoli spaziali dal pianeta Terra che stanno viaggiando fuori del Sistema Solare, nello spazio interstellare. Essi sono le sonde Pioneer 10 e 11, lanciate nei primi anni ‘70, che dopo aver studiato i pianeti giganti Giove e Saturno stanno muovendosi verso lo spazio esterno e si trovano a 121 e 104 U.A. (1U.A. o Unità Astronomica è la distanza media della Terra dal Sole), e le sonde Voyager 1 e 2, lanciate alla fine degli anni ’70, che - dopo aver esplorato i pianeti giganti - si trovano a 144 e 119 U.A. Tutte e quattro le sonde portano delle testimonianze della civiltà umana sul nostro pianeta: due targhe incise con disegni e simboli nelle Pioneer, due dischi microsolco di metallo con messaggi, immagini, musiche e suoni nelle sonde Voyager. In alcuni articoli apparsi su Nature in questo mese, sono stati analizzate le misure degli strumenti della Voyager 2 confrontandoli con quelli della sua sonda gemella, confermando anche per questa l’uscita dal Sistema Solare.

Oggi le comunicazioni con le sonde Pioneer non sono più attive, a causa di guasti o del disallineamento delle loro antenne rispetto alla Terra. Invece le sonde Voyager, alimentate da batterie con radioisotopi di plutonio che dovrebbero fornire loro energia fino al 2025, sono ancora attive. Per risparmiare energia e prolungare la vita delle batterie alcuni strumenti sono stati spenti. La sonda Voyager 1, oggi la più lontana, ha fatto nel 1990 la foto più distante del Sistema Solare mai fatta, a 41 U.A. In essa i pianeti sono visibili come deboli puntini intorno allo scintillante puntino del Sole.   

Il lancio della sonda Voyager 2 nel 1977

Non è noto quanto sia esteso l’insieme di pianeti e asteroidi che orbitano intorno al Sole; l’oggetto più lontano finora fotografato è “Ultima Thule”, un asteroide della fascia esterna (Fascia di Kuiper), sorvolato dalla sonda New Horizons che si trova oggi a una distanza di circa 7 miliardi di km dal Sole o 45 U.A.  Alcuni asteroidi e comete con periodi di alcuni anni hanno orbite allungate fino a un centinaio di U.A. dal Sole, mentre al maggior parte delle comete arrivano a migliaia di U.A. di distanza. Più lontano, si suppone che ci sia una vera e propria nuvola di comete, la Nube di Oort, con miliardi di oggetti ghiacciati confinati ai margini del Sistema Solare.   

Tuttavia vi è un limite misurabile dell’azione del Sole nello spazio intorno a sé, ed è l’Eliosfera, la sfera di influenza della nostra stella in cui si diffondono le particelle del “vento solare” e dove agisce il suo campo magnetico. Insieme creano una bolla a bassa densità all’interno del “mezzo interstellare”, il gas più denso che si trova tra le stelle. La cavità dell’eliosfera protegge il Sistema Solare dai raggi cosmici galattici, particelle ad alta energia emesse dalle supernovae, stelle massicce che alla fine della loro vita esplodono lanciando particelle a velocità fino a 15000 km/secondo. I raggi cosmici arrivano fino alla Terra, e possono penetrare anche nel suolo, ma l’eliosfera devia una parte di essi, riducendo l’impatto di queste particelle pericolose per la vita terrestre. Nonostante il nome richiami una figura sferica, l’eliosfera ha una forma asimmetrica, schiacciata nella direzione in cui si muove il Sole intorno al centro della Via Lattea. L’incontro tra il plasma “caldo” intorno al Sole e quello “freddo” dello spazio profondo crea un’onda d’urto (bow shock) con una forma ad arco, mentre l’eliosfera dalla parte opposta al moto si estende nello spazio. Il passaggio dall’eliosfera al mezzo interstellare crea una regione detta “eliopausa”, dove il vento solare perde la sua velocità.     

Nell’agosto 2012, a circa 121,6 UA dal Sole, la Voyager 1 ha misurato una diminuzione del vento solare fino alla sua scomparsa, perciò in quella data la sonda dovrebbe aver raggiunto l'eliopausa. Sei anni più tardi, nel novembre 2018, a 119 U.A., anche la Voyager 2 attraversando l’eliopausa ha osservato una caduta di intensità degli ioni a bassa energia emessi dal Sole e un simultaneo aumento nell’intensità dei raggi cosmici. Diversamente dalla sonda gemella, che ha trovato due “tubi” di particelle interstellari attraversare la periferia dell’eliosfera, la sonda Voyager 2 non ha trovato una simile struttura. L’eliopausa attraversata da quest’ultima è apparsa più sottile e semplice, ma confinante con un campo magnetico interstellare più forte. Ha inoltre scoperto una “barriera magnetica” creata dal gas interstellare che blocca maggiormente i raggi cosmici provenienti da quella direzione. La Voyager 1 ha attraversato l’eliopausa nell’emisfero nord, mentre la Voyager 2 ha viaggiato nell’emisfero sud del Sistema Solare. Le differenze trovate fanno pensare quindi a un’eliosfera asimmetrica e con bordi irregolari.

Così dopo 41 anni di viaggio le due sonde Voyager sono i manufatti terrestri più lontani da noi, lontano dai pianeti conosciuti, in regioni senza più asteroidi, viaggiando tra nuclei di comete – corpi ghiacciati in orbite instabili – in procinto di cadere verso il Sole e consumare la propria materia nel calore della nostra stella.