Ο Voyager 2 ρίχνει φως στο όριο της ηλιόσφαιρας του Ήλιου μας και του διαστρικού διαστήματος

Πριν από ένα χρόνο, 5 Νοεμβρίου 2018, η διαστημοσυσκευή Voyager 2 της NASA έγινε μόλις το δεύτερο κατασκεύασμα του ανθρώπου στην ιστορία που έφυγε από την ηλιόσφαιρα – ο προστατευτικός θόλος σωματιδίων και μαγνητικών πεδίων που δημιουργείται από τον Ήλιο μας. Σε μια απόσταση περίπου 18 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη – πολύ πέρα από την τροχιά του Πλούτωνα – ο Voyager 2 είχε εισέλθει στον διαστρικό χώρο, μια περιοχή ανάμεσα στα άστρα. Σήμερα, πέντε νέες ερευνητικές μελέτες στο περιοδικό Nature Astronomy περιγράφουν τι παρατήρησαν οι επιστήμονες κατά τη διάρκεια της ιστορικής διάβασης του Voyager 2 και μετά από αυτήν.

Κάθε μελέτη περιγράφει λεπτομερώς τα ευρήματα από ένα από τα πέντε λειτουργικά επιστημονικά όργανα του Voyager 2: έναν αισθητήρα μαγνητικού πεδίου, δυο όργανα για τη μέτρηση ενεργητικών σωματιδίων σε διάφορες ενεργειακές περιοχές και δυο όργανα για τη μελέτη του πλάσματος (αέριου που συντίθεται από φορτισμένα σωματίδια). Τοποθετώντας τα μαζί, τα ευρήματα βοηθούν στην κατασκευή μιας εικόνας αυτού του κοσμικού αιγιαλού, όπου το περιβάλλον που δημιουργείται από τον Ήλιο μας τελειώνει και ο τεράστιος ωκεανός του διαστρικού διαστήματος αρχίζει.

Η ηλιόσφαιρα του Ήλιου είναι κάτι σαν ένα πλοίο που πλέει μέσα στο διαστρικό διάστημα. Τόσο η ηλιόσφαιρα όσο και το διαστρικό διάστημα είναι γεμάτα με πλάσμα, αέριο που έχει κάποια από τα άτομά του γυμνά από τα ηλεκτρόνιά τους. Το πλάσμα μέσα στην ηλιόσφαιρα είναι θερμό και αραιό, ενώ το πλάσμα στο διαστρικό χώρο είναι ψυχρότερο και πυκνότερο. Ο χώρος μεταξύ των άστρων περιέχει επίσης κοσμική ακτινοβολία ή σωματίδια που επιταχύνονται από άστρα που εξερράγησαν.

Ο Voyager 1 ανακάλυψε ότι η ηλιόσφαιρα προστατεύει τη Γη και τους άλλους πλανήτες κατά περισσότερο από 70% της ακτινοβολίας αυτής.

Όταν ο Voyager 2 βγήκε από την ηλιόσφαιρα την προηγούμενη χρονιά, οι επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι οι δυο του ανιχνευτές ενεργητικών σωματιδίων σημείωσαν δραματικές αλλαγές: Ο ρυθμός των σωματιδίων της ηλιόσφαιρας που ανιχνεύονταν από το όργανο πέφτει απότομα, ενώ ο ρυθμός της κοσμικής ακτινοβολίας (που τυπικά έχει υψηλότερες ενέργειες από ότι τα σωματίδια της ηλιόσφαιρας) αυξάνονταν δραματικά και παρέμενε υψηλός. Οι αλλαγές επιβεβαίωσαν ότι η διαστημοσυσκευή είχε εισέλθει σε μια νέα περιοχή του διαστήματος.

Πριν ο Voyager 1 φθάσει στην άκρη της ηλιόσφαιρας το 2012, οι επιστήμονες δεν γνώριζαν ακριβώς πόσο μακριά από τον Ήλιο είναι αυτό το όριο. Οι δυο διαστημοσυσκευές εξήλθαν από την ηλιόσφαιρα από διαφορετικές τοποθεσίες και σε διαφορετικούς χρόνους στον σταθερά επαναλαμβανόμενο, κατά προσέγγιση 11-ετή ηλιακό κύκλο, κατά τη εξέλιξη του οποίου ο Ήλιος περνάει μέσα από περίοδο υψηλής και χαμηλής δραστηριότητας. Οι επιστήμονες ανέμεναν ότι η άκρη της ηλιόσφαιρας, που αποκαλείται ηλιόπαυση, μπορεί να μετακινείται καθώς η δραστηριότητα του Ήλιου αλλάζει, κατά κάποιο τρόπο όπως ένας πνεύμονας επεκτείνεται και συρρικνώνεται με την αναπνοή. Αυτό ήταν σε συμφωνία με το γεγονός ότι οι δυο διαστημοσυσκευές συνάντησαν την ηλιόπαυση σε διαφορετικές αποστάσεις από τον Ήλιο.

Οι νέες μελέτες τώρα επιβεβαιώνουν ότι ο Voyager 2 δεν είναι ακόμη στο αδιατάρακτο διαστρικό διάστημα: Όπως ο δίδυμός του, ο Voyager 1, ο Voyager 2 εμφανίζεται να είναι σε μια διαταραγμένη μεταβατική περιοχή μόλις πέρα από την ηλιόσφαιρα. «Οι διαστημοσυσκευές Voyager μας δείχνουν πώς ο Ήλιος μας αλληλεπιδρά με το υλικό που γεμίζει πολύ από το χώρο μεταξύ των άστρων στον Γαλαξία μας», ανέφερε ο Ed Stone, επιστήμονας του προγράμματος Voyager και καθηγητής φυσικής στο Caltech. «Χωρίς αυτά τα νέα δεδομένα από τον Voyager 2, δεν θα γνωρίζαμε αν αυτό που είδαμε με τον Voyager 1 ήταν χαρακτηριστικό ολόκληρης της ηλιόσφαιρας ή ιδιαίτερο μόνο για την τοποθεσία και το χρόνο του περάσματός του».

Ωθώντας μέσω του πλάσματος

Οι δυο διαστημοσυσκευές Voyager έχουν τώρα επιβεβαιώσει ότι το πλάσμα τοπικά στο διαστρικό χώρο είναι σημαντικά πυκνότερο από το πλάσμα μέσα στην ηλιόσφαιρα, όπως ανέμεναν οι επιστήμονες. Ο Voyager 2 τώρα μέτρησε επίσης τη θερμοκρασία του πλάσματος στο κοντινό διαστρικό διάστημα και επιβεβαίωσε ότι είναι χαμηλότερη από αυτή του πλάσματος μέσα στην ηλιόσφαιρα.

Το 2012, ο Voyager 1 παρατήρησε μια ελαφρώς υψηλότερη από ότι αναμένονταν πυκνότητα του πλάσματος μόλις έξω από την ηλιόσφαιρα, πράγμα που δείχνει ότι το πλάσμα είναι κάπως συμπιεσμένο. Ο Voyager 2 παρατήρησε ότι το πλάσμα έξω από την ηλιόσφαιρα είναι ελαφρώς θερμότερο από ότι αναμένονταν, που θα μπορούσε επίσης να δείχνει ότι είναι συμπιεσμένο. (Το πλάσμα έξω είναι ακόμη ψυχρότερο από ότι το πλάσμα μέσα). Ο Voyager 2 επίσης παρατήρησε μια μικρή αύξηση στην πυκνότητα του πλάσματος μόλις πριν βγει από την ηλιόσφαιρα, πράγμα που δείχνει ότι το πλάσμα είναι συμπιεσμένο γύρω από την εσωτερική πλευρά του θόλου. Όμως οι επιστήμονες δεν κατανοούν ακόμη πλήρως τι προκαλεί τη συμπίεση και εκατέρωθεν των δυο πλευρών.

Διαρροή σωματιδίων

Εάν η ηλιόσφαιρα θεωρηθεί ότι είναι σαν ένα πλοίο που πλέει μέσα στο διαστρικό διάστημα, εμφανίζει κάποια διαρροή στο κέλυφος. Ένα από τα όργανα σωματιδίων του Voyager έδειξε ότι ένα ρυάκι σωματιδίων από το εσωτερικό της ηλιόσφαιρας γλιστράει μέσω του ορίου και μέσα στο διαστρικό χώρο. Ο Voyager 1 εξήλθε κοντά στο πολύ «μπροστινό μέρος» της ηλιόσφαιρας, σχετικά με την κίνηση του θόλου μέσα στο χώρο. Ο Voyager 2, από την άλλη μεριά, τοποθετείται πιο κοντά στην πλευρά και αυτή η περιοχή εμφανίζεται να είναι περισσότερο πορώδης από την περιοχή όπου τοποθετείται ο Voyager 1.

Μαγνητικό πεδίο μυστήριο

Μια παρατήρηση από το όργανο του μαγνητικού πεδίου του Voyager 2 επιβεβαιώνει ένα απροσδόκητο αποτέλεσμα από τον Voyager 1: Το μαγνητικό πεδίο στην περιοχή μόλις πέρα από την ηλιόπαυση είναι παράλληλο με το μαγνητικό πεδίο μέσα στην ηλιόσφαιρα. Με τον Voyager 1, οι επιστήμονες είχαν μόνο ένα δείγμα αυτών των μαγνητικών πεδίων και δεν θα μπορούσαν να πουν με σιγουριά αν η εμφανιζόμενη ευθυγράμμιση ήταν χαρακτηριστικό ολόκληρης της εξωτερικής περιοχής ή μόνο μια σύμπτωση. Οι παρατηρήσεις του μαγνητόμετρου του Voyager 2 επιβεβαιώνουν το εύρημα του Voyager 1 και δείχνουν ότι τα δυο πεδία ευθυγραμμίζονται, σύμφωνα με τον Stone.

Οι διαστημοσυσκευές Voyager εκτοξεύτηκαν το 1977 και οι δυο πέρασαν από τον Δία και τον Κρόνο. Ο Voyager 2 άλλαξε διαδρομή στον Κρόνο για να περάσει από τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα, εκτελώντας το μόνο κοντινό πέρασμα από αυτούς τους πλανήτες στην ιστορία. Οι διαστημοσυσκευές Voyager συμπλήρωσαν το Μεγάλο Γύρο τους στους πλανήτες και άρχισαν την Διαστρική Αποστολή τους για να φθάσουν την ηλιόπαυση το 1989. Ο Voyager 1, η ταχύτερη από τις δυο διαστημοσυσκευές, είναι επί του παρόντος πάνω 22 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τον Ήλιο, ενώ ο Voyager 2 είναι 18,2 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα από τον Ήλιο. Παίρνει το φως περίπου 16,5 ώρες να ταξιδέψει από τον Voyager 2 μέχρι τη Γη. Σε σύγκριση, το φως από τον Ήλιο για να φθάσει στη Γη παίρνει περίπου οκτώ λεπτά.

Δείτε το video: