Matahari bukan sekadar memancarkan cahaya dan haba. Atmosfera luarnya melepaskan plasma, iaitu gas terion yang terdiri daripada zarah bercas, ke angkasa secara berterusan, dan aliran ini dinamakan angin suria. Berhampiran Matahari dan di ruang antara planet, angin suria bergerak pada kelajuan ratusan kilometer sesaat.
Apabila mengembang semakin jauh, angin suria akhirnya berhadapan dengan bahan dan tekanan daripada medium antara bintang setempat, iaitu persekitaran gas, plasma, debu dan medan magnet antara bintang. Pertemuan dua persekitaran ini membentuk struktur besar yang dikenali sebagai heliosfera, dan sempadan plasma utamanya dipanggil heliopaus.
Gelembung yang dibentuk oleh Matahari
Angin suria membawa zarah bercas serta medan magnet Matahari ke ruang antara planet. Tekanan aliran ini menghasilkan kawasan pengaruh luas di sekeliling Matahari yang dinamakan heliosfera. Semua planet utama berada jauh di dalam heliosfera, malah heliosfera menjangkau jauh melepasi orbit Pluto.
Namun heliosfera tidak berkembang tanpa had. Di luar sana terdapat medium antara bintang setempat, yang juga mempunyai plasma, atom neutral dan medan magnet serta memberikan tekanan terhadap heliosfera. Sempadan heliosfera ditentukan oleh interaksi dinamik antara kedua-dua persekitaran ini, dan oleh sebab angin suria serta keadaan antara bintang boleh berubah, sempadannya bukan permukaan keras pada satu jejari tetap.
Angin suria mula diperlahankan dahulu
Pada bahagian dalam heliosfera, angin suria bergerak lebih pantas daripada kelajuan gangguan tertentu dalam plasma itu. Jauh daripada Matahari, tekanan medium antara bintang semakin penting berbanding tekanan angin suria yang telah mengembang. Akhirnya angin suria melintasi kejutan penamatan, iaitu kawasan tempat aliran berubah secara mendadak daripada supersonik kepada subsonik berbanding kelajuan gelombang yang relevan dalam plasma, lalu menjadi lebih perlahan, termampat dan lebih panas.
Voyager 1 melintasi kejutan penamatan pada Disember 2004, kira-kira 94 unit astronomi (AU) dari Matahari. Voyager 2 melintasinya pada Ogos 2007, sekitar 84 AU. Perbezaan jarak itu sendiri memberi petunjuk penting: kejutan penamatan bukan sfera sempurna yang tidak berubah.
Selepas kejutan, masih belum sampai ke ruang antara bintang
Melepasi kejutan penamatan terdapat heliosheath, atau selubung heliosfera. Di rantau ini, angin suria sudah jauh lebih perlahan tetapi masih merupakan sebahagian daripada heliosfera, dan plasma serta medan magnet mengalami mampatan dan interaksi kuat ketika tekanan daripada luar semakin penting. Jadi "angin suria berakhir" sebenarnya bukan satu peristiwa serta-merta.
Terdapat sekurang-kurangnya dua tahap yang perlu dibezakan. Kejutan penamatan ialah tempat angin suria mengalami perubahan aliran mendadak dan menjadi lebih perlahan, manakala heliopaus ialah sempadan antara plasma yang berasal daripada angin suria dengan plasma medium antara bintang. Kedua-duanya bukan perkara yang sama.
Heliopaus ialah sempadan, bukan dinding
Voyager 1 akhirnya melintasi heliopaus pada 25 Ogos 2012, sekitar 122 AU dari Matahari, lalu memasuki medium antara bintang setempat. Voyager 2 melintasi heliopaus pada November 2018. Satu AU ialah purata jarak Bumi-Matahari, kira-kira 150 juta kilometer, maka 122 AU bersamaan kira-kira 18 bilion kilometer.
Namun menyebut heliopaus sebagai "penghujung pengaruh Matahari" secara mutlak boleh mengelirukan. Graviti Matahari masih bertindak jauh melampaui heliopaus, dan cahaya Matahari juga tidak tiba-tiba hilang di situ. Gangguan daripada aktiviti Matahari bahkan boleh merambat melintasi heliopaus dan dikesan oleh Voyager di medium antara bintang. Heliopaus lebih tepat difahami sebagai sempadan plasma heliosfera, bukannya sempadan semua jenis pengaruh Matahari.
Mengapa sempadan itu tidak mempunyai satu jarak tetap?
Tekanan angin suria berubah apabila aktiviti Matahari berubah, dan medium antara bintang juga mempunyai medan magnet, aliran dan tekanan tersendiri. Akibatnya, sempadan heliosfera boleh bergerak, berombak dan mempunyai bentuk yang tidak seragam. NASA menyatakan bahawa perubahan kelajuan dan tekanan angin suria boleh menyebabkan kejutan penamatan mengembang, mengecut dan beriak. Itulah antara sebab Voyager 1 dan Voyager 2 tidak menemui sempadan pada jarak yang sama.
Selain itu, kedua-dua kapal angkasa bergerak keluar melalui arah yang berlainan. Dua lintasan memberi kita dua sampel langsung yang sangat berharga, tetapi bukan peta tiga dimensi lengkap seluruh heliosfera. Misi seperti Interstellar Boundary Explorer atau IBEX melengkapkan maklumat tersebut dengan mengesan atom neutral bertenaga dari jauh untuk memetakan interaksi di sempadan heliosfera.
Bagaimanakah saintis mengetahui bahawa Voyager 1 telah melintasi heliopaus?
Voyager melintasi kejutan penamatan. Apakah yang boleh disimpulkan?