Fem ting, vi har lært, siden Voyager 2 forlod solsystemet

Heliopausen NASA/Goddard Space Flight Center/CI Lab

For et år siden blev NASAs Voyager 2-sonde blot det andet menneskeskabte objekt i historien, der forlader solsystemet og officielt kommer ind i det interstellare rum. Voyager 2 blev opsendt den 20. august 1977 - 16 dage før dens tvilling, Voyager 1, som forlod solsystemets nordlige halvkugle i 2012. Voyager 2 blev sendt på en længere rejse, der gjorde det muligt for den at møde Uranus og Neptun, og den dag i dag er det det eneste rumfartøj, der har besøgt disse planeter tæt på. Det gik derefter til den sydlige halvkugle af heliosfæren (det yderste område af solsystemet, nogle gange omtalt som boblen), direkte mod det interstellare rum.

Den 5. november 2018 forlod Voyager 2 officielt solsystemet, da det krydsede heliopausen, den grænse, der markerer slutningen af ​​heliosfæren og begyndelsen af ​​det interstellare rum. Dette skete 119 astronomiske enheder fra solen (én AU er 93 millioner miles eller 149,6 millioner kilometer, omtrent afstanden mellem solen og Jorden).

Rumfartøjet var i stand til at analysere sammensætningen af ​​solvinde, sammensætningen og adfærden af ​​plasmapartikler, samspillet mellem kosmiske stråler, strukturen og retningen af ​​magnetiske felter og andre træk, der definerer solsystemets kanter. I dag har videnskabsmænd offentliggjort en række artikler i Nature Astronomy, der beskriver resultaterne af, hvad Voyager 2 observerede på vej ud af solsystemet. Her er de fem største takeaways.

1. Boblen lækker - begge veje.

Voyager 2’s udgang fra boblen var ikke uden overraskelser. Ifølge dataene var boblen meget utæt, siger Stamatios Krimigis fra Johns Hopkins University, hovedforfatteren af en af ​​de nye aviser . Materiale fra solboblen blev opdaget i det interstellare rum.

Voyager 1 havde faktisk også fundet tegn på en utæt boble. I det tilfælde blev der imidlertid fundet interstellart materiale, der strømmede ind i boblen – det modsatte af, hvad Voyager 2 opdagede, siger Edward Stone fra Caltech, hovedforfatteren til et andet papir . De nye resultater bekræfter, at utætheden af ​​heliopausen, set i to meget forskellige dele af heliosfæren, ikke er et sjældent kendetegn ved boblen, selvom der stadig ikke er nogen reel forklaring på, hvad der forårsager det.

2. Boblens grænse er mere ensartet, end vi troede.

Før Voyager-missionerne forudsagde videnskabsmænd, at solboblen ligesom opløste sig i det interstellare rum, efterhånden som du vovede dig længere og længere fra solen. Voyager 2 ser ud til at bekræfte, at der faktisk er en meget meget skarp grænse der, siger Donald Gurnett fra University of Iowa, hovedforfatteren af dette papir . Voyager 2s plasmabølgeinstrument endte med at måle plasmadensiteter, der var meget på niveau med det, Voyager 1 opdagede. Fordi solplasma er så varmt (ca. 1 million °C), og interstellart plasma er utrolig koldt (kun 10.000 °C), springer plasmatætheden op med en faktor mellem 20 og 50, når du krydser grænsen. Det er en egenskab ved væsker, som ofte danner meget skarpe grænser, siger Gurnett.

Krimigis var især overrasket over, at begge Voyagers krydsede heliopausen på samme relative afstand (henholdsvis 121 AU og 119 AU). Tidligere modeller forudsagde kraftigt, at øget solaktivitet under Voyager 1's krydsning i 2012 skulle have skubbet boblens grænse længere ud. En periode med lav solaktivitet skulle have trukket heliopausen lidt tilbage under Voyager 2’s overfart sidste år. Det faktum, at begge rumfartøjer forlod solsystemet i stort set samme afstand, på to meget forskellige steder, er en kilde til forvirring i øjeblikket.

3. Sammensætningen af ​​selve heliopausen kan variere fra sted til sted.

Voyager 2 lavede også nogle observationer, der ikke stemmer overens med en skarp grænse - i hvert fald ikke, hvad vi ville forvente. Den største af disse er magnetfeltmålingerne inde i og uden for boblen. Astronomer forventede, at retningen af ​​magnetfeltet ville være meget forskellig mellem de to. Men da Voyager 2 krydsede denne tynde overflade, var der stort set ingen ændring i feltets retning - noget Voyager 1 også observerede, siger Leonard Burlaga fra NASAs Goddard Space Flight Center, hovedforfatter for dette papir . Samtidig tyder magnetfeltobservationerne på Voyager 2, at den fandt en tyndere og enklere heliopause, fyldt med mindre energifyldte partikler, end hvad Voyager 1 krydsede. Igen rejser alle disse data tilsammen flere spørgsmål, end de kan besvare.

4. Solens indflydelse går ud over solsystemet.

Solen spyr konsekvent ud chokbølger af plasma kaldet coronal mass ejections (CME'er), som hjælper med at forme resten af ​​solsystemet. Det viser sig, at solens påvirkning går ud over dens egne grænser. De nye Voyager 2-data viser, ligesom Voyager 1-dataene før dem, hvordan CME'er forplanter sig forbi heliopausen og sænker mængden af ​​kosmiske stråler ud over boblen. Det ligner noget, man kan finde ud af i galaksen, siger Gurnett. Supernovaer sender også chokbølger ud i galaksen og rører det interstellare medium, omend i en meget mere intens skala end CME'er. Selv dannelsen af ​​solsystemet, tror de fleste astronomer, blev udløst af en interstellar chokbølge fra en supernova, siger han.

Hvis vi tænker på potentialet for kosmiske stråler til at fremme biologiske mutationer i livet på Jorden, giver disse resultater støtte til ideen om, at solen også kunne have indflydelse på udviklingen af ​​levende ting på udenjordiske verdener, i dette planetsystem og andre steder.

5. Dette var Voyager-programmets sidste store milepæl.

Da de to Voyagers blev opsendt, var rumalderen kun 20 år gammel, fortæller Stone. Det var svært at vide på det tidspunkt, at noget kunne holde 40 år.

Alligevel er observationerne af heliopausen virkelig en del af det sidste hurra for begge rumfartøjer. Hver sonde er drevet af radioisotopiske termoelektriske generatorer opvarmet af plutonium-238. Dette materiale gennemgår naturligt forfald. Vi ved, at vi på en eller anden måde, om yderligere fem år eller deromkring, måske ikke har kraft nok til at have nogen videnskabelige instrumenter på længere, siger Stone.

De to missioner vil fortsætte med at lære, hvordan solens heliosfære interagerer med det interstellare medium og give os fingerpeg om andre stjernesystemer. Vi tror på, at hver stjerne har disse egenskaber, siger Stone. Det, vi lærer om denne heliosfære, vil hjælpe os med at lære mere om andre stjerners astrosfærer.

Selvom NASA fortsætter med at overvåge, kommunikere med og indsamle data fra begge Voyager-sonder, er det i høj grad videnskabsmænd baseret på forskellige institutioner i USA, der har ansvaret for at konvertere disse data til nyttige videnskabelige indsigter. Der er i øjeblikket ingen planer om en efterfølger til Voyager-programmet (det eneste andet rumfartøj på vej til sådanne afstande, New Horizons, løber tør for strøm ved 90 AU), men succesen med missionerne og de spørgsmål, de rejser, vil uden tvivl inspirere disse videnskabsmænd og ingeniører til at komme med nye forslag til at studere heliosfæren og videre.

skjule