Де кордон Сонячної системи? Закінчується вона одразу за орбітою Нептуна чи за орбітою найвіддаленішої з карликових планет поясу Койпера? Чи на геліопаузі? Або взагалі тягнеться до середини відстані до сусідньої зорі?
Вісім великих планет
Як ви собі уявляєте Сонячну систему? Мабуть, як Сонце і вісім планет, що обертаються навколо нього. Саме так її найчастіше показують ілюстрації в пошуковиках. Але чи справді Сонячна система виглядає саме так? Відповідь залежить від того, наскільки детально ви хочете її розглянути та як саме визначаєте саме поняття «Сонячна система».
Бо, наприклад, якщо іти від розподілу мас, то практично 100 % маси Сонячної системи припадає на Сонце та ці вісім планет. Якщо бути точнішим, то на саме Сонце припадає близько 99,86% усієї маси системи, а на планети разом — приблизно 0,14%. Решта — лише крихітна частка: астероїди, комети, карликові планети, супутники, пил та інші малі тіла.
Тому твердження, що зовнішня межа Сонячної системи розташована приблизно за 4,498 млрд км від Сонця, тобто на відстані 30,07 а. о., не зовсім позбавлене підстав. Саме тут проходить орбіта Нептуна — найдальшої з восьми планет. Проте називати її зовнішньою межею всієї Сонячної системи некоректно: за орбітою Нептуна розташовані пояс Койпера, розсіяний диск та, значно далі, хмара Оорта.
Пояс Койпера
Однак якщо ми так відповімо, то вийде, що Плутон розташований за межами Сонячної системи, хоча він, а також Ерида, Макемаке та інші транснептунові карликові планети теж обертаються навколо Сонця. Насправді їхня сумарна маса, разом з іншими об’єктами транснептунової популяції, за оцінками приблизно у десять разів перевищує масу всіх об’єктів Головного поясу астероїдів. Водночас порівняно з масою восьми великих планет це все одно мізерна частка
Проте тут виникає непросте запитання: а де ж тоді провести зовнішню межу Сонячної системи? Річ у тім, що у багатьох об’єктів поясу Койпера орбіти достатньо близькі до кругових, і тому вони не віддаляються надто далеко за межі орбіти Нептуна. Проте існують і значно більш витягнуті орбіти. Наприклад, перигелій Седни — найближча до Сонця точка її орбіти — становить близько 76 а. о., у Лелеакухонуа — близько 65 а. о., а в 2012 VP113 — близько 80 а. о. Водночас у найдальшій точці своїх орбіт ці тіла віддаляються на сотні й навіть понад тисячу астрономічних одиниць. І всі вони є гравітаційно пов’язаними із Сонцем об’єктами, тобто безперечно належать до Сонячної системи.
Проте зі встановленням кордону Сонячної системи по їхнім афеліям теж є серйозна проблема. З одного боку, виявиться, що до її складу доведеться включити величезні об’єми майже порожнього простору лише тому, що в ньому по своїх витягнутих орбітах рухається кілька відносно невеликих тіл.
З іншого боку, ми насправді можемо досі не бачити найвіддаленіших тіл поясу Койпера. Деякі з них можуть перебувати на дуже далеких, витягнутих орбітах і віддалятися від Сонця на сотні астрономічних одиниць. Якщо такі об’єкти ще не відкриті, з їхньою появою наші уявлення про просторові масштаби Сонячної системи можуть доведеться переглянути.
Хмара Оорта
Проте й пояс Койпера насправді не є найвіддаленішою від Сонця частиною нашої зоряної системи. Ще далі, за сучасними уявленнями, простягається хмара Оорта — гіпотетична сферична оболонка з крижаних тіл, яка може оточувати Сонячну систему з усіх боків. Вважається, що саме звідти походить значна частина довгоперіодичних комет, які час від часу залишають околиці Сонячної системи й прямують до її внутрішніх областей.
Але тут варто пояснити, хмару Оорта досі не вдалося спостерігати безпосередньо. Ми не маємо жодного прямого знімка її об’єктів. Її існування виводять із характеристик орбіт довгоперіодичних комет та моделей формування й еволюції Сонячної системи. Якщо така популяція тіл справді існує, вона має бути надзвичайно розрідженою — середня концентрація речовини там, імовірно, ще нижча, ніж у поясі Койпера.
Зовнішній діаметр хмари Оорта досі залишається дискусійним. Хтось говорить про 50 тис. а.о., хтось про 100 тис. а.о., а іноді і про світловий рік, І все це насправді тільки більше заплутує людей. Тому говорити про точний розмір хмари Оорта поки що зарано.
Адже на моделях, які враховують існування цієї структури, вона справді постає як гігантська хмара тіл. Проте навіть за найвищих оцінок їхньої кількості це надзвичайно розріджена популяція: величезні об’єми простору залишаються практично порожніми, а окремі тіла розділяють між собою колосальні відстані. Причому за розмірами вони здебільшого мізерні порівняно із Землею.
Геліосфера
Проте, крім оцінки маси чи самих тіл, які обертаються навколо Сонця, можливий і геть інший підхід. Наше світило є джерелом високоенергетичних частинок, що прямують у напрямку від нього вусібіч. Їх ми називаємо сонячним вітром.
Своєю чергою, з міжзоряного простору до нас надходить потік заряджених частинок. Його тиск значно слабший за тиск сонячного вітру поблизу Сонця, але в міру віддалення від нашої зорі сонячний вітер слабшає. Зрештою він стикається з міжзоряним середовищем, утворюючи величезну область, де домінує вплив Сонця, — геліосферу.
Межа геліосфери називається геліопаузою. Вона не є ідеальною сферою: через рух Сонячної системи крізь міжзоряне середовище та взаємодію потоків частинок її форма асиметрична — в напрямку руху Сонця вона стиснута, а позаду утворюється довгий хвіст.
Апарат Voyager 1 перетнув термінаційну ударну хвилю у 2004 році на відстані близько 94 а. о. від Сонця, а Voyager 2 — у 2007 році на відстані близько 84 а. о. Однак це була не геліопауза. Межі самої геліосфери вони досягли значно пізніше: Voyager 1 перетнув геліопаузу у 2012 році, а Voyager 2 — у 2018-му, приблизно на відстанях 121,6 та 119 а. о. відповідно.
Геліопауза відділяє область, де сонячний вітер домінує над міжзоряним середовищем, від власне міжзоряного простору. Відстань до геліопаузи становить приблизно 120 а.о. у напрямках, де її виміряли Voyager.
