Pięć rzeczy, których nauczyliśmy się, odkąd Voyager 2 opuścił Układ Słoneczny

heliopauza NASA/Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda/CI Lab

Rok temu sonda Voyager 2 NASA stała się drugim w historii obiektem stworzonym przez człowieka, który opuścił Układ Słoneczny i oficjalnie wszedł w przestrzeń międzygwiezdną. Voyager 2 został wystrzelony 20 sierpnia 1977 roku — 16 dni przed swoim bliźniakiem, Voyagerem 1, który opuścił północną półkulę Układu Słonecznego w 2012 roku. Voyager 2 został wysłany w dłuższą podróż, która pozwoliła mu spotkać się z Uranem i Neptunem i do dziś jest jedynym statkiem kosmicznym, który odwiedził te planety z bliska. Następnie skierował się na południową półkulę heliosfery (najbardziej zewnętrzny obszar Układu Słonecznego, czasami nazywany bańką), prosto w przestrzeń międzygwiazdową.

5 listopada 2018 roku Voyager 2 oficjalnie opuścił Układ Słoneczny, przekraczając heliopauzę, granicę wyznaczającą koniec heliosfery i początek przestrzeni międzygwiazdowej. Stało się to 119 jednostek astronomicznych od Słońca (jedna jednostka astronomiczna to 93 miliony mil lub 149,6 miliona kilometrów, mniej więcej odległość między Słońcem a Ziemią).

Sonda była w stanie przeanalizować budowę wiatrów słonecznych, skład i zachowanie cząstek plazmy, interakcję promieni kosmicznych, strukturę i kierunek pól magnetycznych oraz inne cechy definiujące krawędzie Układu Słonecznego. Dzisiaj naukowcy opublikowali serię artykułów w Nature Astronomy, które szczegółowo opisują wyniki obserwacji sondy Voyager 2, gdy wychodzi z Układu Słonecznego. Oto pięć największych dań na wynos.

1. Bańka przecieka – w obie strony.

Wyjście Voyagera 2 z bańki nie obyło się bez niespodzianek. Według danych bańka była bardzo nieszczelna, mówi Stamatios Krimigis z Johns Hopkins University, główny autor jednej z nowych gazet . Materiał z bańki słonecznej odkryto w przestrzeni międzygwiazdowej.

Voyager 1 również znalazł ślady nieszczelnej bańki. W tym przypadku jednak znaleziono materiał międzygwiazdowy wchodzący do bańki – przeciwieństwo tego, co odkrył Voyager 2, mówi Edward Stone z Caltech, główny autor książki inny papier . Nowe odkrycia potwierdzają, że nieszczelność heliopauzy, zauważona w dwóch bardzo różnych częściach heliosfery, nie jest rzadką cechą bańki, chociaż nadal nie ma prawdziwego wyjaśnienia, co ją powoduje.

2. Granica bańki jest bardziej jednolita niż sądziliśmy.

Przed misjami Voyager naukowcy przewidywali, że bańka słoneczna po prostu rozpuściła się w przestrzeni międzygwiazdowej, gdy zapuszczałeś się coraz dalej od Słońca. Voyager 2 wydaje się potwierdzać, że w rzeczywistości istnieje tam bardzo ostra granica, mówi Donald Gurnett z University of Iowa, główny autor książki ten papier . Instrument fal plazmowych Voyagera 2 zakończył pomiary gęstości plazmy, które były bardzo podobne do tego, co wykrył Voyager 1. Ponieważ plazma słoneczna jest tak gorąca (około 1 milion °C), a plazma międzygwiazdowa jest niewiarygodnie zimna (tylko 10 000 °C), gęstość plazmy podskakuje od 20 do 50 razy, gdy przekraczasz granicę. To cecha płynów, które często tworzą bardzo ostre granice, mówi Gurnett.

Krimigis był szczególnie zaskoczony, że oba Voyagers przekroczyły heliopauzę w tych samych względnych odległościach (odpowiednio 121 AU i 119 AU). Poprzednie modele mocno przewidywały, że zwiększona aktywność słoneczna podczas przekraczania sondy Voyager 1 w 2012 roku powinna odsunąć granicę bańki. Okres niskiej aktywności słonecznej powinien nieco cofnąć heliopauzę podczas przelotu Voyagera 2 w zeszłym roku. Fakt, że oba statki kosmiczne opuściły Układ Słoneczny w mniej więcej tej samej odległości, w dwóch bardzo różnych miejscach, jest w tej chwili źródłem zamieszania.

3. Skład samej heliopauzy może się różnić w zależności od lokalizacji.

Voyager 2 wykonał również pewne obserwacje, które nie pasują do ostrej granicy – ​​przynajmniej nie tego, czego byśmy się spodziewali. Największym z nich są pomiary pola magnetycznego wewnątrz i na zewnątrz bańki. Astronomowie spodziewali się, że kierunek pola magnetycznego będzie się bardzo różnił między nimi. Jednak kiedy Voyager 2 przekroczył tę cienką powierzchnię, zasadniczo nie nastąpiła zmiana kierunku pola — coś, co zaobserwował również Voyager 1, mówi Leonard Burlaga z NASA Goddard Space Flight Center, główny autor publikacji ten papier . Jednocześnie obserwacje pola magnetycznego sondy Voyager 2 sugerują, że znaleziono cieńszą i prostszą heliopauzę, wypełnioną mniej energetycznymi cząstkami, niż to, które przebył Voyager 1. Ponownie, wszystkie te dane razem wzięte rodzą więcej pytań, niż mogą na nie odpowiedzieć.

4. Wpływ słońca wykracza poza Układ Słoneczny.

Słońce konsekwentnie wyrzuca fale uderzeniowe plazmy zwane koronalnymi wyrzutami masy (CME), które pomagają kształtować resztę Układu Słonecznego. Okazuje się, że wpływ słońca wykracza poza jego własne granice. Nowe dane z Voyagera 2, podobnie jak wcześniejsze dane z Voyagera 1, pokazują, w jaki sposób CME rozprzestrzeniają się poza heliopauzę i obniżają ilość promieni kosmicznych poza bańkę. Jest to trochę podobne do tego, co można znaleźć w galaktyce, mówi Gurnett. Supernowe wysyłają również fale uderzeniowe do galaktyki, mieszając ośrodek międzygwiazdowy, aczkolwiek na znacznie intensywniejszą skalę niż CME. Zdaniem większości astronomów nawet powstawanie Układu Słonecznego zostało wywołane przez międzygwiazdową falę uderzeniową supernowej.

Jeśli pomyślimy o potencjale promieniowania kosmicznego w promowaniu biologicznych mutacji w życiu na Ziemi, odkrycia te wspierają ideę, że Słońce może mieć również wpływ na ewolucję istot żywych w światach pozaziemskich, w tym układzie planetarnym i gdzie indziej.

5. To był ostatni ważny kamień milowy programu Voyager.

Stone mówi, że kiedy wystrzelono dwa Voyagera, era kosmiczna miała zaledwie 20 lat. Trudno było wtedy wiedzieć, że cokolwiek może trwać 40 lat.

Mimo to obserwacje heliopauzy naprawdę są częścią ostatniego zamieszania dla obu statków kosmicznych. Każda sonda jest zasilana przez radioizotopowe generatory termoelektryczne ogrzewane plutonem-238. Materiał ten ulega naturalnemu rozkładowi. Wiemy, że w jakiś sposób, za jakieś pięć lat, możemy nie mieć wystarczającej mocy, aby mieć już jakiekolwiek instrumenty naukowe, mówi Stone.

Obie misje będą nadal uczyć się, w jaki sposób heliosfera słoneczna oddziałuje z ośrodkiem międzygwiazdowym i dadzą nam wskazówki na temat innych systemów gwiezdnych. Wierzymy, że każda gwiazda ma te cechy, mówi Stone. To, czego dowiadujemy się o tej heliosferze, pomoże nam dowiedzieć się więcej o astrosferach innych gwiazd.

Chociaż NASA nadal monitoruje, komunikuje się i zbiera dane z obu sond Voyager, przekształcenie tych danych w użyteczne spostrzeżenia naukowe jest w dużej mierze obowiązkiem naukowców z różnych instytucji w całych Stanach Zjednoczonych. Obecnie nie ma planów dotyczących następcy programu Voyager (jedyny inny statek kosmiczny zmierzający na takie odległości, New Horizons, wyczerpie się przy 90 j.a.), ale sukces misji i pytania, które stawiają, niewątpliwie je zainspirują. naukowcom i inżynierom, którzy przedstawią nowe propozycje badań heliosfery i nie tylko.

ukryć