211service.com
Fem ting vi har lært siden Voyager 2 forlot solsystemet
Heliopausen NASA/Goddard Space Flight Center/CI Lab
For ett år siden ble NASAs Voyager 2-sonde bare det andre menneskeskapte objektet i historien som forlater solsystemet og offisielt går inn i det interstellare rommet. Voyager 2 ble skutt opp 20. august 1977 – 16 dager før tvillingen Voyager 1, som forlot solsystemets nordlige halvkule i 2012. Voyager 2 ble sendt på en lengre reise som gjorde at den kunne møte Uranus og Neptun, og den dag i dag er det det eneste romfartøyet som har besøkt disse planetene på nært hold. Den dro deretter til den sørlige halvkule av heliosfæren (det ytterste området av solsystemet, noen ganger referert til som boblen), rett mot det interstellare rommet.
Den 5. november 2018 forlot Voyager 2 offisielt solsystemet da det krysset heliopausen, grensen som markerer slutten av heliosfæren og begynnelsen av det interstellare rommet. Dette skjedde 119 astronomiske enheter fra solen (én AU er 93 millioner miles eller 149,6 millioner kilometer, omtrent avstanden mellom solen og jorden).
Romfartøyet var i stand til å analysere sammensetningen av solvinder, sammensetningen og oppførselen til plasmapartikler, samspillet mellom kosmiske stråler, strukturen og retningen til magnetiske felt og andre egenskaper som definerer kantene til solsystemet. I dag publiserte forskere en mengde artikler i Nature Astronomy som beskriver resultatene av det Voyager 2 observerte på vei ut av solsystemet. Her er de fem største takeawayene.
1. Boblen lekker – begge veier.
Voyager 2s utgang fra boblen var ikke uten overraskelser. I følge dataene var boblen veldig lekk, sier Stamatios Krimigis fra Johns Hopkins University, hovedforfatteren av en av de nye avisene . Materiale fra solboblen ble oppdaget i det interstellare rommet.
Voyager 1 hadde faktisk også funnet tegn til en lekk boble. I det tilfellet ble det imidlertid funnet interstellart materiale som strømmet inn i boblen – det motsatte av det Voyager 2 oppdaget, sier Edward Stone fra Caltech, hovedforfatteren av et annet papir . De nye funnene bekrefter at utettheten av heliopausen, oppdaget i to svært forskjellige deler av heliosfæren, ikke er et sjeldent kjennetegn ved boblen, selv om det fortsatt ikke er noen reell forklaring på hva som forårsaker det.
2. Grensen til boblen er mer jevn enn vi trodde.
Før Voyager-oppdragene spådde forskere at solboblen på en måte oppløste seg i det interstellare rommet etter hvert som du våget deg lenger og lenger fra solen. Voyager 2 ser ut til å bekrefte at det faktisk er en veldig skarp grense der, sier Donald Gurnett ved University of Iowa, hovedforfatter av dette papiret . Voyager 2s plasmabølgeinstrument endte opp med å måle plasmatettheter som var veldig på nivå med det Voyager 1 oppdaget. Fordi solplasma er så varmt (omtrent 1 million °C), og interstellart plasma er utrolig kaldt (bare 10 000 °C), hopper plasmatettheten opp med en faktor mellom 20 og 50 når du krysser grensen. Det er en egenskap ved væsker, som ofte danner veldig skarpe grenser, sier Gurnett.
Krimigis var spesielt overrasket over at begge Voyagers krysset heliopausen på samme relative avstander (henholdsvis 121 AU og 119 AU). Tidligere modeller spådde sterkt at økt solaktivitet under Voyager 1s kryssing i 2012 burde ha presset boblens grense lenger ut. En periode med lav solaktivitet skulle ha trukket heliopausen litt tilbake under Voyager 2s kryssing i fjor. Det faktum at begge romfartøyene forlot solsystemet på omtrent samme avstand, på to svært forskjellige steder, er en kilde til forvirring for øyeblikket.
3. Sammensetningen av selve heliopausen kan variere etter sted.
Voyager 2 gjorde også noen observasjoner som ikke stemmer overens med en skarp grense – i hvert fall ikke det vi hadde forventet. Den største av disse er magnetfeltmålingene i og utenfor boblen. Astronomer forventet at retningen til magnetfeltet ville være veldig forskjellig mellom de to. Men da Voyager 2 krysset denne tynne overflaten, var det i hovedsak ingen endring i retningen på feltet – noe Voyager 1 også observerte, sier Leonard Burlaga fra NASAs Goddard Space Flight Center, hovedforfatter for dette papiret . Samtidig antyder magnetfeltobservasjonene på Voyager 2 at den fant en tynnere og enklere heliopause, fylt med mindre energirike partikler, enn det Voyager 1 krysset. Igjen, alle disse dataene samlet sett reiser flere spørsmål enn de kan svare på.
4. Solens påvirkning går utover solsystemet.
Solen spyr konsekvent ut sjokkbølger av plasma kalt coronal mass ejections (CME), som bidrar til å forme resten av solsystemet. Det viser seg at solens innvirkning går utover sine egne grenser. De nye Voyager 2-dataene, som Voyager 1-dataene før den, viser hvordan CME-er forplanter seg forbi heliopausen og senker mengden kosmiske stråler utenfor boblen. Dette ligner litt på det du kan finne ut i galaksen, sier Gurnett. Supernovaer sender også sjokkbølger ut i galaksen, og rører det interstellare mediet, om enn i en mye mer intens skala enn CME-er. Selv dannelsen av solsystemet, tror de fleste astronomer, ble utløst av en interstellar sjokkbølge fra en supernova, sier han.
Hvis vi tenker på potensialet for kosmiske stråler for å fremme biologiske mutasjoner i livet på jorden, gir disse funnene støtte til ideen om at solen også kan ha innflytelse på utviklingen av levende ting på utenomjordiske verdener, i dette planetsystemet og andre steder.
5. Dette var Voyager-programmets siste store milepæl.
Da de to Voyagers ble skutt opp var romalderen bare 20 år gammel, sier Stone. Det var vanskelig å vite på den tiden at noe kunne vare i 40 år.
Likevel er observasjonene av heliopausen virkelig en del av det siste hurraet for begge romfartøyene. Hver sonde drives av radioisotopiske termoelektriske generatorer oppvarmet av plutonium-238. Dette materialet gjennomgår naturlig forfall. Vi vet at vi på en eller annen måte, om ytterligere fem år eller så, kanskje ikke har nok kraft til å ha noen vitenskapelige instrumenter på lenger, sier Stone.
De to oppdragene vil fortsette å lære hvordan solens heliosfære samhandler med det interstellare mediet og gi oss ledetråder om andre stjernesystemer. Vi tror hver stjerne har disse egenskapene, sier Stone. Det vi lærer om denne heliosfæren vil hjelpe oss å lære mer om astrosfærene til andre stjerner.
Selv om NASA fortsetter å overvåke, kommunisere med og samle inn data fra begge Voyager-sondene, er det i stor grad forskere basert på forskjellige institusjoner over hele USA som har ansvaret for å konvertere disse dataene til nyttig vitenskapelig innsikt. Det er foreløpig ingen planer om en etterfølger til Voyager-programmet (det eneste andre romfartøyet på vei til slike avstander, New Horizons, vil gå tom for strøm ved 90 AU), men suksessen til oppdragene og spørsmålene de reiser vil utvilsomt inspirere disse forskere og ingeniører for å komme med nye forslag for å studere heliosfæren og utover.