Το διαστημικό σκάφος Voyager εντοπίζει αύξηση στην πυκνότητα του διαστήματος εκτός του ηλιακού συστήματος
Τον Νοέμβριο του 2018, μετά από ένα επικό ταξίδι 41 ετών, ο Voyager 2 πέρασε τελικά το όριο που σηματοδότησε το όριο της επιρροής του Ήλιου και μπήκε στο διαστρικό διάστημα. Αλλά η αποστολή του μικρού ανιχνευτή δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμα - στέλνει τώρα πληροφορίες για το χώρο πέρα από το Ηλιακό Σύστημα.
Και αποκαλύπτει κάτι εκπληκτικό. Καθώς το Voyager 2 κινείται όλο και πιο μακριά από τον Ήλιο, η πυκνότητα του χώρου αυξάνεται.
Δεν είναι η πρώτη φορά που εντοπίστηκε αυτή η αύξηση της πυκνότητας. Το Voyager 1, το οποίο εισήλθε στο διαστρικό διάστημα το 2012, εντόπισε παρόμοια κλίση πυκνότητας σε ξεχωριστή τοποθεσία.
Τα νέα δεδομένα του Voyager 2 δείχνουν ότι όχι μόνο ήταν νόμιμη η ανίχνευση του Voyager 1, αλλά ότι η αύξηση της πυκνότητας μπορεί να είναι ένα χαρακτηριστικό μεγάλης κλίμακας του πολύ τοπικού διαστρικού μέσου (VLIM).
Το άκρο του ηλιακού συστήματος μπορεί να οριστεί από μερικά διαφορετικά όρια, αλλά αυτό που διασχίζεται από τους ανιχνευτές Voyager είναι γνωστό ως ηλιόπαυση και ορίζεται από τον ηλιακό άνεμο.
Αυτός είναι ένας σταθερός υπερηχητικός άνεμος ιονισμένου πλάσματος που ρέει έξω από τον Ήλιο προς όλες τις κατευθύνσεις και η ηλιόπαυση είναι το σημείο στο οποίο η εξωτερική πίεση αυτού του ανέμου δεν είναι πλέον αρκετά ισχυρή ώστε να ωθεί στον αέρα από τον διαστρικό χώρο.
Ο χώρος μέσα στην ηλιόπαυση είναι η ηλιόσφαιρα και ο εξωτερικός χώρος είναι το VLIM. Αλλά η ηλιόσφαιρα δεν είναι στρογγυλή σφαίρα. Είναι περισσότερο σαν οβάλ, με το ηλιακό σύστημα στο ένα άκρο, και ουρά ροής πίσω. η "μύτη" είναι στραμμένη προς την κατεύθυνση της τροχιάς του Ηλιακού Συστήματος στον Γαλαξία μας.
Και οι δύο Voyagers διέσχισαν την ηλιόπαυση στη μύτη, αλλά με διαφορά 67 βαθμών στο ηλιογραφικό πλάτος και 43 μοίρες διαφορά μήκους.
Ο χώρος θεωρείται γενικά ως κενό, αλλά δεν είναι, όχι εντελώς. Η πυκνότητα της ύλης είναι εξαιρετικά χαμηλή, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει. Στο Ηλιακό Σύστημα, ο ηλιακός άνεμος έχει μέση πυκνότητα πρωτονίων και ηλεκτρονίων 3 έως 10 σωματιδίων ανά κυβικό εκατοστό, αλλά μεγαλώνει χαμηλότερα όσο πιο μακριά βγαίνετε από τον Ήλιο.
Η μέση πυκνότητα ηλεκτρονίων του διαστρικού μέσου στον Γαλαξία, μεταξύ των άστρων, υπολογίστηκε ότι είναι περίπου 0,037 σωματίδια ανά κυβικό εκατοστό. Και η πυκνότητα του πλάσματος στο εξωτερικό ηλιοσφαιρό είναι περίπου 0,002 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό.
Καθώς οι ανιχνευτές Voyager πέρασαν πέρα από την ηλιόπαυση, τα όργανα Επιστήμης Κύματος Πλάσμα ανίχνευσαν την πυκνότητα ηλεκτρονίων του πλάσματος μέσω ταλαντώσεων πλάσματος.
Ο Voyager 1 διέσχισε την ηλιόπαυση στις 25 Αυγούστου 2012, σε απόσταση 121,6 αστρονομικών μονάδων από τη Γη (δηλαδή 121,6 φορές την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου, περίπου 18,1 δισεκατομμύρια χλμ).
Όταν μέτρησε για πρώτη φορά τις ταλαντώσεις πλάσματος μετά τη διέλευση της ηλιόπαυσης στις 23 Οκτωβρίου 2013 σε απόσταση 122,6 αστρονομικών μονάδων (18,3 δισεκατομμύρια χλμ), το Voyager 1 ανίχνευσε μια πυκνότητα πλάσματος 0,055 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό.
Το Voyager 2, το οποίο έκανε πολύ δρόμο, πετώντας από τον Δία, τον Κρόνο, τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα, διέσχισε την ηλιόπαυση στις 5 Νοεμβρίου 2018 σε απόσταση 119 αστρονομικών μονάδων (17,8 δισεκατομμύρια χλμ). Μετρήθηκε οι ταλαντώσεις πλάσματος στις 30 Ιανουαρίου 2019 σε απόσταση 119,7 αστρονομικών μονάδων (17,9 δισεκατομμύρια), βρίσκοντας πυκνότητα πλάσματος 0,039 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό, πολύ κοντά στη μέτρηση του Voyager 1.
Και τα δύο όργανα ανέφεραν αύξηση της πυκνότητας. Αφού ταξίδεψε άλλες 20 αστρονομικές μονάδες (2,9 δισεκατομμύρια χλμ) μέσω του διαστήματος, ο Voyager 1 ανέφερε αύξηση σε περίπου 0,13 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό.
Ωστόσο, οι ανιχνεύσεις που πραγματοποιήθηκαν από τον Voyager 2 τον Ιούνιο του 2019 έδειξαν μια πολύ πιο έντονη αύξηση της πυκνότητας σε περίπου 0,12 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό, σε απόσταση 124,2 αστρονομικών μονάδων (18,5 δισεκατομμύρια μονάδες).
Δεδομένου ότι το πλάσμα στην ατμοσφαιρική πίεση της Γης έχει πυκνότητα ηλεκτρονίων 10 ^ 13 ανά κυβικό εκατοστό, αυτές οι ποσότητες μπορεί να φαίνονται μικροσκοπικές, αλλά είναι αρκετά σημαντικές για να δικαιολογήσουν το ενδιαφέρον μας - ειδικά επειδή δεν είναι σαφές τι τους προκαλεί.
Μια θεωρία είναι ότι οι διαστρικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου γίνονται ισχυρότερες καθώς κινούνται πάνω από την ηλιόπαυση. Αυτό θα μπορούσε να δημιουργήσει μια αστάθεια ηλεκτρομαγνητικού ιόντων κυκλοτονίων που εξαντλεί το πλάσμα από την περιοχή αποστράγγισης. Το Voyager 2 εντόπισε ένα ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο από το αναμενόμενο όταν διέσχισε την ηλιόπαυση.
The space inside the heliopause is the heliosphere
Μια άλλη θεωρία είναι ότι το υλικό που διοχετεύεται από τον διαστρικό άνεμο θα πρέπει να επιβραδύνεται καθώς φτάνει στην ηλιόπαυση, προκαλώντας ένα είδος κυκλοφοριακής συμφόρησης. Αυτό πιθανότατα ανιχνεύτηκε από τον εξωτερικό ανιχνευτή ηλιακού συστήματος New Horizons, ο οποίος το 2018 πήρε την εξασθενημένη υπεριώδη λάμψη που προέκυψε από τη συσσώρευση ουδέτερου υδρογόνου στην ηλιόπαυση.
Είναι επίσης πιθανό ότι και οι δύο εξηγήσεις παίζουν ρόλο. Οι μελλοντικές μετρήσεις που λαμβάνονται και από τους δύο ανιχνευτές Voyager καθώς συνεχίζουν το ταξίδι τους στο διαστρικό διάστημα θα μπορούσαν να βοηθήσουν να το καταλάβουμε. Αλλά αυτό μπορεί να είναι ένα μεγάλο στοίχημα.
"Δεν είναι βέβαιο", έγραψαν οι ερευνητές στην εφημερίδα τους, "εάν οι Voyagers θα μπορέσουν να λειτουργήσουν αρκετά μακριά για να ξεχωρίσουν αυτές τις δύο κατηγορίες μοντέλων. "
Πιστεύουμε σε εσάς, διαστημικοί ανιχνευτές!
