Fem saker vi har lärt oss sedan Voyager 2 lämnade solsystemet

Heliopausen NASA/Goddard Space Flight Center/CI Lab

För ett år sedan blev NASAs Voyager 2-sond bara det andra mänskligt skapade objektet i historien som lämnade solsystemet och officiellt gick in i det interstellära rymden. Voyager 2 lanserades den 20 augusti 1977 – 16 dagar innan dess tvilling, Voyager 1, som lämnade solsystemets norra halvklot 2012. Voyager 2 skickades på en längre resa som gjorde det möjligt för den att träffa Uranus och Neptunus, och till denna dag är det den enda rymdfarkosten som har besökt dessa planeter på nära håll. Den tog sig sedan till heliosfärens södra halvklot (det yttersta området av solsystemet, ibland kallad bubblan), rakt mot det interstellära rymden.

Den 5 november 2018 lämnade Voyager 2 officiellt solsystemet när det korsade heliopausen, gränsen som markerar slutet på heliosfären och början av det interstellära rymden. Detta hände 119 astronomiska enheter från solen (en AU är 93 miljoner miles eller 149,6 miljoner kilometer, ungefär avståndet mellan solen och jorden).

Rymdfarkosten kunde analysera sammansättningen av solvindar, sammansättningen och beteendet hos plasmapartiklar, samspelet mellan kosmiska strålar, magnetfältens struktur och riktning och andra egenskaper som definierar solsystemets kanter. Idag publicerade forskare en mängd artiklar i Nature Astronomy som beskriver resultaten av vad Voyager 2 observerade på väg ut ur solsystemet. Här är de fem största takeawaysna.

1. Bubblan läcker – åt båda hållen.

Voyager 2:s utträde ur bubblan var inte utan överraskningar. Enligt uppgifterna var bubblan mycket läckande, säger Stamatios Krimigis från Johns Hopkins University, huvudförfattaren av en av de nya tidningarna . Material från solbubblan upptäcktes i det interstellära rymden.

Voyager 1 hade faktiskt också hittat tecken på en läckande bubbla. I det fallet hittades dock interstellärt material som strömmade in i bubblan – motsatsen till vad Voyager 2 upptäckte, säger Edward Stone från Caltech, huvudförfattaren till ett annat papper . De nya fynden bekräftar att heliopausens läckage, som finns i två mycket olika delar av heliosfären, inte är en sällsynt egenskap hos bubblan, även om det fortfarande inte finns någon verklig förklaring till vad som orsakar det.

2. Bubblans gräns är mer enhetlig än vi trodde.

Innan Voyager-uppdragen förutspådde forskare att solbubblan precis löstes upp i det interstellära rymden när du vågade dig längre och längre från solen. Voyager 2 verkar bekräfta att det faktiskt finns en väldigt skarp gräns där, säger Donald Gurnett från University of Iowa, huvudförfattare till detta papper . Voyager 2:s plasmavågsinstrument slutade med att mäta plasmadensiteter som var mycket i nivå med vad Voyager 1 upptäckte. Eftersom solplasma är så varmt (cirka 1 miljon °C), och interstellär plasma är otroligt kall (bara 10 000 °C), hoppar plasmadensiteten upp med en faktor mellan 20 och 50 när du passerar gränsen. Det är en egenskap hos vätskor, som ofta bildar mycket skarpa gränser, säger Gurnett.

Krimigis var särskilt förvånad över att båda Voyagers korsade heliopausen på samma relativa avstånd (121 AU respektive 119 AU). Tidigare modeller förutspådde kraftigt att ökad solaktivitet under Voyager 1:s korsning 2012 borde ha drivit bubblans gräns längre ut. En period med låg solaktivitet borde ha dragit tillbaka heliopausen lite under Voyager 2:s korsning förra året. Det faktum att båda rymdfarkosterna lämnade solsystemet på ungefär samma avstånd, på två mycket olika platser, är en källa till förvirring för tillfället.

3. Heliopausens sammansättning kan variera beroende på plats.

Voyager 2 gjorde också några observationer som inte stämmer överens med en skarp gräns – åtminstone inte vad vi hade förväntat oss. Den största av dessa är magnetfältsmätningarna inuti och utanför bubblan. Astronomer förväntade sig att magnetfältets riktning skulle vara mycket olika mellan de två. Men när Voyager 2 korsade denna tunna yta var det i princip ingen förändring i fältets riktning – något Voyager 1 också observerade, säger Leonard Burlaga från NASA:s Goddard Space Flight Center, huvudförfattare för detta papper . Samtidigt tyder magnetfältsobservationerna på Voyager 2 att den hittade en tunnare och enklare heliopaus, fylld med mindre energirika partiklar, än vad Voyager 1 korsade. Återigen väcker all denna data sammantaget fler frågor än den kan svara på.

4. Solens inflytande går utöver solsystemet.

Solen spyr konsekvent ut chockvågor av plasma som kallas coronal mass ejections (CMEs), som hjälper till att forma resten av solsystemet. Det visar sig att solens påverkan går utanför dess egna gränser. Den nya Voyager 2-datan, liksom Voyager 1-datan före den, visar hur CME:er fortplantar sig förbi heliopausen och sänker mängden kosmiska strålar bortom bubblan. Det här är lite likt det man kan få reda på i galaxen, säger Gurnett. Supernovor skickar också chockvågor ut i galaxen och rör om det interstellära mediet, om än i en mycket mer intensiv skala än CME. Till och med bildandet av solsystemet, tror de flesta astronomer, utlöstes av en interstellär chockvåg från en supernova, säger han.

Om vi ​​tänker på potentialen för kosmiska strålar att främja biologiska mutationer i livet på jorden, ger dessa fynd stöd till idén att solen också kan ha ett inflytande på utvecklingen av levande varelser på utomjordiska världar, i detta planetsystem och på andra håll.

5. Detta var Voyager-programmets sista stora milstolpe.

När de två Voyagers sköts upp var rymdåldern bara 20 år gammal, säger Stone. Det var svårt att veta på den tiden att något kunde hålla i 40 år.

Ändå är observationerna av heliopausen verkligen en del av det sista hurraet för båda rymdfarkosterna. Varje sond drivs av radioisotopiska termoelektriska generatorer som värms upp av plutonium-238. Det materialet genomgår naturligt förfall. Vi vet att på något sätt, om ytterligare fem år eller så, kanske vi inte har tillräckligt med kraft för att ha några vetenskapliga instrument på längre, säger Stone.

De två uppdragen kommer att fortsätta att lära sig hur solens heliosfär interagerar med det interstellära mediet och ge oss ledtrådar om andra stjärnsystem. Vi tror att varje stjärna har dessa egenskaper, säger Stone. Det vi lär oss om denna heliosfär kommer att hjälpa oss att lära oss mer om andra stjärnors astrosfärer.

Även om NASA fortsätter att övervaka, kommunicera med och samla in data från båda Voyager-sonderna, är att omvandla dessa data till användbara vetenskapliga insikter till stor del ansvaret för forskare baserade på olika institutioner i hela USA. Det finns för närvarande inga planer på en efterträdare till Voyager-programmet (den enda andra rymdfarkosten som är på väg till sådana avstånd, New Horizons, kommer att ta slut vid 90 AU), men framgången för uppdragen och de frågor de väcker kommer utan tvekan att inspirera dessa forskare och ingenjörer att komma med nya förslag för att studera heliosfären och bortom.

Dölj