Vệ tinh khám phá ranh giới liên sao IBEX của NASA.
Theo chu kỳ 1 năm, vệ tinh khám phá ranh giới liên sao (Interstellar Boundary Explorer - IBEX) của NASA sẽ tiến hành quét toàn bộ bầu trời. Trong tháng 2 này, các máy đo của IBEX sẽ được cân chỉnh theo một hướng xác định để đánh chặn các nguyên tử vượt qua ranh giới từ không gian giữa các vì sao vào hệ Mặt Trời của chúng ta. Các nguyên tử bị hút bởi lực hấp dẫn của Mặt Trời và bám xung quanh các ngôi sao. Điều này cho phép IBEX ghi lại hình ảnh đầy đủ về các vật chất di chuyển trên một cơn gió thiên hà (một luồng chứa các hạt ion hóa bắn ra từ một thiên hà có tỉ lệ hình thành sao cao hơn so với các thiên hà bình thường) trong khoảng không giữa các hệ sao. Kết quả thăm dò cho thấy các vật chất này không giống với các vật chất tạo nên hệ Mặt Trời.
Hệ Mặt Trời của chúng ta được bao bọc bởi một quả bóng từ tính khổng lồ hay còn gọi là nhật quyển (heliosphere). Hầu hết các vật chất trong nhật quyển bắt nguồn từ Mặt Trời. Các hạt năng lượng Mặt Trời được đẩy ra ngoài, lan tỏa đến mọi ngóc ngách của hệ Mặt Trời và va chạm với các vật chất trong không gian liên sao tại một ranh giới có tên heliosheath. Tại ranh giới này, vệ tinh IBEX hiện đang bay trên một quỹ đạo hình elip quanh Trái Đất có độ cao theo hướng Mặt Trời được giao nhiệm vụ lập bản đồ kể từ khi nó được phóng lên vào tháng 10 năm 2008.
Heliosphere: nhật quyển;
Earth-Sun = 1 AU: khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời = 1 AU (đơn vị thiên văn) = 149.598.000 km;
Khoảng cách từ Mặt Trời đến Termination Shock (nơi gió Mặt Trời giảm dần tốc độ và là nơi tiếp giáp với heliosheath) theo tính toán vào khoảng 90 AU;
Khoảng cách từ Mặt Trời đến Heliopause (nơi áp lực gió Mặt Trời và vật chất không gian liên sao cân bằng) vẫn chưa được xác định;
Khoảng cách từ Mặt Trời đến Bow Shock (nơi vật chất không gian liên sao di chuyển theo hướng ngược lại, giảm dần khi va chạm với nhật quyển) vẫn chưa được xác định về giới hạn lẫn sự tồn tại;
Interstellar Medium: là lớp vật chất tồn tại trong không gian giữa các hệ sao trong một thiên hà. Vật chất này bao gồm các chất khí tồn tại dạng ion, nguyên tử và phân tử, bụi và các loại tia vũ trụ.
Trong khi các hạt mang điện tích di chuyển qua khoảng không liên sao trên một cơn gió thiên hà dội ngược từ ranh giới heliosheath, các hạt trung hòa sẽ có thể vượt qua ranh giới này nếu ranh giới không tồn tại. Các nguyên tử trung hòa năng lượng (Energetic neutral atom - ENA) được hình thành nhờ phản ứng giữa các hạt chứa trong gió Mặt Trời và các hạt trung gian tại ranh giới liên sao, và nhờ vào việc quan sát các nguyên tử ENA, 2 vệ tinh IBEX và Cassini đã có thể vẽ lại gần như toàn bộ bản đồ bầu trời của hệ Mặt Trời cũng như vị trí của hệ Mặt Trời trong dải ngân hà.
Hiện tại, NASA cho biết bằng việc tính toán các nguyên tử trung hòa đã được quan sát trong năm 2009 và 2010, IBEX đã cung cấp những bằng chứng về cách thức và vị trí hình thành của hệ Mặt Trời, các lực vật lý tạo nên hình hài của hệ Mặt Trời và thậm chí lịch sử hình thành của các ngôi sao khác trong dải ngân hà.
Theo Eric Christian - nhà khoa học phụ trách chương trình của IBEX tại trung tâm hàng không vũ trụ Goddard của NASA: "Chúng tôi đã khảo sát trực tiếp 4 loại nguyên tử khác nhau từ khoảng không liên sao và cấu tạo của chúng không giống với những gì chúng tôi thấy trong Thái Dương Hệ. Sứ mạng của IBEX đã giúp chúng ta khai phá một khu vực vốn còn nhiều bí ẩn, nơi tận cùng của hệ Mặt Trời và cũng là nơi khởi đầu của không gian liên sao."
Những phép đo đầu tiên về các nguyên tố hydro, heli, oxy và neon bên ngoài hệ Mặt Trời do IBEX thực hiện cho thấy cứ mỗi 20 nguyên tử neon trong một cơn gió thiên hà có 74 nguyên tử oxy. Tuy nhiên, nếu so sánh với hệ Mặt Trời mỗi 20 nguyên tử neon lại có tới 111 nguyên tử oxy. Điều này có nghĩa, tại mọi vị trí của hệ Mặt Trời đều có nhiều oxy hơn so với không gian liên sao.
David McComas - một nhà nghiên cứu thuộc chương trình IBEX đến từ viện nghiên cứu Tây Nam San Antonio, bang Texas cho biết: "Hệ Mặt Trời của chúng ta rất khác biệt so với khoảng không bên ngoài và nó cho thấy 2 khả năng: Hoặc là hệ Mặt Trời phát triển tại một phần tách biệt của thiên hà, giàu oxy hơn so với nơi chúng ta đang cư trú hoặc có một giới hạn quan trọng nào đó, oxy mang lại mầm sống bị mắc kẹt trong các hạt bụi hoặc hạt băng giữa các vì sao, khiến chúng không thể di chuyển tự do trong không gian." Dù câu trả lời là gì đi nữa thì NASA cho rằng khám phá mới sẽ tác động đến các mô hình, lý giải khoa học về việc hệ Mặt Trời và sự sống được hình thành như thế nào.
Thêm vào đó, trong khi hydro và heli được tạo thành từ vụ nổ big bang thì các nguyên tố nặng hơn như oxy và neon chỉ có thể được phát tán xuyên suốt các thiên hà bởi những vụ nổ siêu tân tinh, kết thúc cuộc sống của một ngôi sao khổng lồ. Theo NASA, việc nắm bắt số lượng của các nguyên tố này trong không gian có thể giúp lập bản đồ cho thấy sự hình thành và thay đổi của thiên hà qua thời gian.
Ngoài ra, IBEX cũng có thể đo đạt áp suất tác động lên nhật quyển từ vật chất trong không gian liên sao, qua đó giúp các nhà khoa học xác định kích thước và hình dáng của hệ Mặt Trời khi hình thành trong thiên hà. Các phép đo của IBEX còn cho thấy rằng, mặc dù các nhà nghiên cứu từng đưa ra giả thuyết hệ Mặt Trời có thể nằm tại ranh giới của các đám mây liên sao cục bộ và có thể chuyển đổi thành một vùng không gian mới, nhưng thực tế cho đến hiện tại thì chúng ta vẫn còn tồn tại trong đám mây này.
McComas nói: "Biết đầu trong vài trăm cho đến vài ngàn năm nữa, có thể là rất lâu đối với chúng ta nhưng chỉ như một cái nháy mắt trong khoảng thời gian của thiên hà, nhật quyển sẽ chỉ còn lại các đấm mây liên sao cục bộ và lúc đó, nó sẽ "chạm trán" với một môi trường thiên hà hoàn toàn khác."
Các kết quả đo đạt và phát hiện mới của tàu IBEX đã được xuất bản trên tạp chí Astrophysics hôm 21 tháng 1 vừa qua. McComas cho biết: "Những tài liệu này cung cấp những phép đo trực tiếp đầu tiên về khoảng không gian liên sao. Từ lâu, chúng tôi đã không ngừng tìm hiểu về thiên hà và với những gì IBEX mang lại, chúng tôi đang hướng đến một bước tiến quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về từng bộ phận của thiên hà."
