Sonda Voyager 2 nadesłała pierwsze szczegółowe dane z przestrzeni międzygwiezdnej. W ubiegłym roku statek kosmiczny opuścił heliosferę i stał się drugim obiektem wykonanym ręką człowieka, który osiągnął przestrzeń międzygwiezdną, po bliźniaczej jednostce sondzie Voyager 1. Wystrzelona w 1977 roku sonda ma nadal sprawne instrumenty naukowe i wciąż zmierza w nieznane.

5 listopada ubiegłego roku sonda Voyager 2 przekroczyła zewnętrzną krawędź heliosfery – ochronny „bąbel” cząstek i pól magnetycznych wytwarzanych przez nasze Słońce. Na granicy heliosfery, zwanej heliopauzą, wiatr słoneczny wytraca swoją prędkość, a ciśnienie wiatrów galaktycznych zaczyna przeważać nad ciśnieniem wiatru słonecznego. Granica ta znajduje się około 18 miliardów kilometrów od Słońca.

Podobnie jak wcześniej sonda Voyager 1, jej bliźniacza konstrukcja znajduje się poza heliosferą w tzw. ośrodku międzygwiazdowym. Sonda Voyager 2 stała się drugim stworzonym przez człowieka obiektem, który przekroczył tę granicę oddziaływania naszego Słońca.

W pięciu publikacjach naukowych w „Nature Astronomy” (12345) badacze opisali swoje obserwacje dokonane podczas historycznej przeprawy sondy Voyager 2. Każdy z artykułów bazuje na danych z pięciu działających instrumentów naukowych na sondzie. Mimo że sonda Voyager 1 pokonała granicę oddziaływania Słońca w 2012 roku, to Voyager 2 ma taką przewagę, że ma na pokładzie funkcjonujące instrument, które właśnie dostarczyły pierwszych w swoim rodzaju danych dotyczących natury heliopauzy i samej przestrzeni międzygwiezdnej.

 

Voyager 2 przesyła dane spoza heliosfery

Na sondzie Voyager 2 działa pięć instrumentów badawczych. To czujnik pola magnetycznego, dwa instrumenty do wykrywania cząstek energetycznych w różnych zakresach energii oraz dwa instrumenty do badania plazmy – zjonizowanej materii złożonej z naładowanych cząstek o stanie skupienia przypominającym gaz.

Dane przesłane przez sondę pomagają naukowcom poznać szczegóły heliopauzy – miejsca, gdzie kończy się wpływ wiatru słonecznego i rozpoczyna się ogromny ocean przestrzeni międzygwiezdnej.

Kiedy Voyager 2 opuścił heliosferę w zeszłym roku, jego dwa detektory cząstek energetycznych zarejestrowały istotne zmiany. Prędkość cząstek heliosferycznych (cząstek wiatru słonecznego) wykrywanych przez instrumenty gwałtownie spadła, podczas gdy prędkość cząstek promieniowania kosmicznego, które zwykle mają wyższe energie niż cząsteczki heliosferyczne, wzrosła i pozostała na wysokim poziomie. Zmiany te potwierdziły, że sonda opuściła Heliosferę.

Heliosfera to rodzaj magnetycznego „bąbla” wytwarzanego przez Słońce, który otacza i chroni nasz Układ Słoneczny. Ten „bąbel” materii nieustannie wyrzucanej przez Słońce obejmuje wszystkie planety i większość pomniejszych ciał w Układzie Słonecznym i chroni je przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym blokując wysokoenergetyczne cząstki, które powstały w przestrzeni międzygwiezdnej.

Zarówno heliosfera, jak i przestrzeń międzygwiezdna są wypełnione plazmą. Plazma wewnątrz heliosfery jest gorąca i rzadka, podczas gdy plazma w przestrzeni międzygwiezdnej jest zimniejsza, ale gęstsza. Przestrzeń między gwiazdami zawiera również promieniowanie kosmiczne. Są to cząstki przyspieszane przez wybuchające gwiazdy. Już Voyager 1 odkrył, że heliosfera chroni Ziemię i inne planety przed około 70 proc. tego promieniowania.

Heliopauza – granica przestrzeni międzygwiezdnej

Zanim Voyager 1 dotarł do krawędzi heliosfery w 2012 roku, naukowcy nie wiedzieli dokładnie, jak daleko znajduje się ta granica. Jednak ze względu na 11-letni cykl słoneczny, podczas którego Słońce przechodzi okres wysokiej i niskiej aktywności, badacze podejrzewali, że krawędź heliosfery, zwana heliopauzą, może się poruszać wraz ze zmianą aktywności Słońca, niczym płuco rozszerzające się i kurczące wraz z oddechem. Było to zgodne z faktem, że dwie sondy napotkały heliopauzę w różnych odległościach od Słońca.

Nowe badania wskazuję, że sonda Voyager 2 nie znajduje się jeszcze w czystej, niezakłóconej przestrzeni międzygwiezdnej. Podobnie jak bliźniacza konstrukcja – sonda Voyager 1, Voyager 2 wydaje się znajdować w zaburzonym regionie przejściowym tuż poza heliosferą.

– Sondy Voyager pokazują nam, w jaki sposób nasze Słońce wchodzi w interakcje z materią, która wypełnia większość przestrzeni między gwiazdami w galaktyce Drogi Mlecznej – powiedział Ed Stone, naukowiec z projektu Voyager i profesor fizyki w Caltech. – Bez nowych danych z Voyagera 2 nie wiedzielibyśmy, czy to, co widzieliśmy przy okazji podróży sondy Voyager 1, było charakterystyczne dla całej heliosfery, czy specyficzne tylko dla miejsca i czasu, w którym sonda przekroczyła heliopauzę – dodał.

Dane z obu sond Voyager potwierdziły teraz, że plazma w lokalnej przestrzeni międzygwiezdnej jest znacznie gęstsza niż plazma wewnątrz heliosfery, zgodnie z oczekiwaniami naukowców. Voyager 2 zmierzył również temperaturę plazmy w pobliskiej przestrzeni międzygwiezdnej i potwierdził, że jest ona zimniejsza niż plazma wewnątrz heliosfery.

W 2012 roku sonda Voyager 1 zaobserwowała nieco wyższą niż oczekiwano gęstość plazmy tuż poza heliosferą, co wskazuje, że plazma jest jakby ściśnięta. Voyager 2 zauważył, że plazma poza heliosferą jest nieco cieplejsza niż oczekiwano, co może również wskazywać na jej kompresję. Voyager 2 zaobserwował również niewielki wzrost gęstości plazmy tuż przed opuszczeniem heliosfery, co wskazuje, że plazma jest ściśnięta wokół heliopauzy. Ale naukowcy jeszcze nie do końca rozumieją, co powoduje kompresję po obu stronach.

 

„Badane słonia pod mikroskopem”

Obserwacja za pomocą czujnika pola magnetycznego sondy Voyager 2 potwierdza zaskakujący dane z Voyagera 1. Pole magnetyczne w obszarze tuż za heliopauzą jest równoległe do pola magnetycznego wewnątrz heliosfery. W przypadku Voyagera 1 naukowcy mieli tylko jedną próbkę danych z pól magnetycznych i nie byli pewni, czy pozorne wyrównanie jest charakterystyczne dla całego regionu zewnętrznego, czy jest tylko zbiegiem okoliczności. Obserwacje magnetometru Voyager 2 potwierdzają odkrycie Voyagera 1.

– To trochę jak spojrzenie na słonia pod mikroskopem. Dwie osoby podchodzą do słonia pod mikroskopem i wymyślają dwa różne pomiary. Nie masz pojęcia, co się dzieje pomiędzy nimi. Modele starają się pobrać informacje z tych dwóch punktów – powiedział Bill Kurth z University of Iowa. Mimo że badania są trudne, to misja pozwoliła na opracowanie modelu heliosfery, który pasuje do obserwacji z sond Voyager.

Ale heliopauza to tylko jedna z granic wpływu Słońca. Oddziaływanie grawitacyjne naszej gwiazdy jest znacznie większe. Podczas gdy sondy opuściły heliosferę, Voyager 1 i Voyager 2 nie opuściły jeszcze Układu Słonecznego i nie stanie się to szybko. Uważa się, że granica naszego systemu planetarnego znajduje się za zewnętrzną krawędzią Obłoku Oorta – obłoku pyłów, lodu i planetoid okrążających Słońce w odległości od 300 do 100 tys. jednostek astronomicznych (jedna jednostka astronomiczna to w przybliżeniu 150 milionów kilometrów – odległość, która dzieli Ziemię od Słońca).

Obiekty w Obłoku Oorta, mimo swojej odległości, nadal znajdują się pod wpływem grawitacji naszej gwiazdy. Minie około 300 lat, zanim Voyager 2 dotrze do wewnętrznej krawędzi Obłoku Oorta i prawdopodobnie kolejne 30 000, aby wylecieć poza obłok.

 

Sondy Voyager 1 i Voyager 2

Sonda Voyager 1 została wystrzelona z Ziemi początkiem września 1977 roku. Bliźniacza sonda – Voyager 2 poleciała w kosmos 16 dni wcześniej, jednak Voyager 1 wyprzedził bliźniaczą jednostkę i pierwszy dotarł na krańce Układu Słonecznego.

Sondy miały zbadać zewnętrzne planety Układu Słonecznego. W okolicach Saturna sonda Voyager 2 zmieniła kurs, by przelecieć w pobliżu Urana i Neptuna. O tej pory są to jedyne bliskie przeloty obok tych planet. Sondy Voyager zakończyły swoją wycieczkę po planetach i rozpoczęły międzygwiezdną misję dotarcia do heliopauzy w 1989 roku.

Voyager 1, szybsza z dwóch sond, znajduje się obecnie ponad 22 miliardy kilometrów od Słońca, podczas gdy Voyager 2 znajduje się około 18,2 miliarda kilometrów od Słońca. Operatorzy misji nadal mogą komunikować się z sondą, choć komunikat z Ziemi do Voyagera 2 biegnie 16,5 godziny.

 

 

 

ŹródłoNASA