Де закінчується Сонячна система

Де межа

Сонячна система має надзвичайно великі розміри. Вона охоплює вісім великих планет, близько шести карликових планет, кілька сотень супутників і мільйони астероїдів та комет, які обертаються навколо Сонця та одна довкола одної. Але на цьому все не закінчується, адже як мінімум геліопауза – межа геліосфери й присутності сонячного вітру – наступає набагато далі, ніж перебуває остання планета.

Тож де все закінчується? Відповідь може залежати від того, кого ви запитаєте, і від того, як вони визначають Сонячну систему. В цілому є три потенційні межі Сонячної системи: Пояс Койпера (кільце кам'янистих тіл за орбітою Нептуна) геліопауза (край магнітного поля Сонця) і Хмара Оорта (далеке сховище комет, які ледве видно з Землі).

Аргументи на користь кожної з цих меж мають свої переваги, що ускладнює вибір між ними. Розглянемо всі три варіанти.

Пояс Койпера

Пояс Койпера простягається на відстані від 30 до 50 астрономічних одиниць від Сонця (одна астрономічна одиниця дорівнює відстані між Землею і Сонцем). Цей регіон заповнений астероїдами та карликовими планетами, такими як Плутон, які були викинуті з внутрішньої Сонячної системи в результаті гравітаційної взаємодії з іншими планетами та зорею.

Деякі астрономи стверджують, що саме Пояс Койпера слід вважати краєм Сонячної системи, оскільки він умовно представляє межу, де мав би бути протопланетний диск Сонця — закручене кільце газу й пилу, яке пізніше перетворилося на планети, супутники та астероїди.

Фактично суть такого погляду на це питання в умовному визначенні Сонячної системи як сукупності тіл, що включає саме Сонце і його планетарні тіла. Але інші вчені вважають таке визначення занадто простим.

• По-перше, з моменту утворення планет відбулося багато переміщень, які здебільшого викидали об'єкти назовні. Тож Пояс Койпера містить не всі об'єкти Сонячної системи, наприклад, невловиму гіпотетичну Дев'яту планету, яка (якщо вона існує), швидше за все, лежить далеко за межами Поясу.
• По-друге, межі протопланетного диска не співпадають з межами магнітного поля, яке продукує Сонце.

У жовтні 2023 року відкриття десятка нових об'єктів за межами Поясу Койпера також натякнуло на те, що може існувати другий Пояс, який ховається ще далі.

Невизначеність навколо зовнішнього краю цього регіону робить його ненадійною межею для Сонячної системи в цілому, стверджують деякі дослідники.

Геліопауза

Геліопауза — це зовнішня межа магнітного впливу Сонця, відомого як геліосфера. У цьому місці космосу потік заряджених частинок, випромінюваних Сонцем, відомий як сонячний вітер, стає занадто слабким, щоб відбивати зустрічний потік космічних частинок від інших космічних об'єктів у галактиці.

Оскільки плазма всередині геліопаузи має сонячне походження, а плазма за межами геліопаузи — міжзоряне, дехто вважає, що геліопауза є межею Сонячної системи. Як наслідок, простір за межами геліопаузи також часто називають "міжзоряним простором".

Лише два людські апарати подорожували за межами геліопаузи: "Вояджер-1", який здійснив цей перехід у 2012 році, і "Вояджер-2", який перетнув її у 2018 році. Коли зонди "Вояджер" перетнули геліопаузу, вони швидко виявили зміни в типах і рівнях магнетизму та радіації, що потрапляли на них, а це означало, що вони перетнули якусь межу.

Однак попри свою назву, геліосфера не є ідеальною сферою. Це скоріше довгаста пляма, оскільки більша частина міжзоряної плазми, що бомбардує Сонячну систему, потрапляє в нас з одного напрямку, що створює так званий носовий удар — округлу ударну хвилю, яка відхиляє вхідне випромінювання навколо решти Сонячної системи.

Геліосфера та її межі / Фото NASA/JPL-Caltech

Носовий удар розташований приблизно на відстані 120 астрономічних одиниць від Сонця і створює довгий хвіст, який тягнеться щонайменше на 350 астрономічних одиниць від Сонця в протилежному напрямку.

Таким чином, використання геліопаузи для окреслення Сонячної системи є сумнівним підходом.

Хмара Оорта

Хмара Оорта є найвіддаленішою і найширшою потенційною межею Сонячної системи, що простягається приблизно до 100 000 астрономічних одиниць від Сонця, згідно з даними NASA. Люди, які визначають Сонячну систему як все, що гравітаційно пов'язане з Сонцем, вважають край хмари Оорта межею Сонячної системи.

Для деяких дослідників це очевидний вибір межі Сонячної системи, оскільки теоретично планетна система складається з усіх об'єктів, що обертаються навколо зірки.

Я не розумію, як хтось може вважати межею Сонячної системи щось інше, окрім Хмари Оорта. Будь-яке інше визначення здається смішним. Це буквально край, де щось може обертатися навколо Сонця,
– каже Шон Реймонд, астроном з Бордоської астрофізичної лабораторії у Франції.

Однак інші дослідники вважають, що оскільки Хмара Оорта розташована в міжзоряному просторі, вона лежить за межами Сонячної системи, навіть якщо вона пов'язана з нашою рідною зіркою.

Існує також велика невизначеність щодо того, де насправді закінчується Хмара Оорта, що робить її такою ж ненадійною межею, як і Пояс Койпера.

Яка межа найкраща?

З трьох можливих меж, геліопауза є тією, яку найчастіше використовують дослідники, і зокрема NASA, для визначення краю Сонячної системи. Це пов'язано з тим, що її найлегше визначити, а також з тим, що магнітні властивості по обидва боки від неї значно відрізняються.

Я б стверджував, що геліопауза є межею, тому що вона дійсно є межею. Як тільки ви її пройшли, ви це знаєте,
– каже Ден Рейзенфельд, дослідник Національної лабораторії Лос-Аламоса в Нью-Мексико.

Але це не означає, що все, що знаходиться за межами геліопаузи, слід вважати міжзоряним об'єктом, як, наприклад, величезний космічний камінь Оумуамуа, додав Райзенфельд. "Хмара Оорта спочатку була частиною тієї ж речовини, з якої утворилися планети, тому вона складається з матеріалу Сонячної системи, а не з міжзоряного матеріалу", – сказав він.