Αστροφυσική, Διάστημα

Το σκάφος Voyager 2 εντοπίζει αύξηση στην πυκνότητα του χώρου εκτός του ηλιακού συστήματος

Written by Δ.Μ.

Τον Νοέμβριο του 2018, μετά από ένα επικό, 41χρονο ταξίδι, το Voyager 2 πέρασε τελικά το όριο που σηματοδοτεί το όριο της επιρροής του Ήλιου (ηλιόσφαιρα) και μπήκε στο διαστρικό διάστημα. Αλλά η αποστολή του μικρού ανιχνευτή δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμα – στέλνει τώρα πληροφορίες για το χώρο πέρα ​​από το Ηλιακό Σύστημα. Και μας αποκαλύπτει κάτι εκπληκτικό. Καθώς το Voyager 2 κινείται όλο και πιο μακριά από τον Ήλιο, η πυκνότητα σωματιδίων του διαστήματος αυξάνεται.

Share

Τον Νοέμβριο του 2018, μετά από ένα επικό, 41χρονο ταξίδι, το Voyager 2 πέρασε τελικά το όριο που σηματοδοτεί το όριο της επιρροής του Ήλιου (ηλιόσφαιρα) και μπήκε στο διαστρικό διάστημα. Αλλά η αποστολή του μικρού ανιχνευτή δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμα – στέλνει τώρα πληροφορίες για το χώρο πέρα ​​από το Ηλιακό Σύστημα. Και μας αποκαλύπτει κάτι εκπληκτικό. Καθώς το Voyager 2 κινείται όλο και πιο μακριά από τον Ήλιο, η πυκνότητα σωματιδίων του διαστήματος αυξάνεται.

Voyager_heliosphere

 

Δεν είναι η πρώτη φορά που εντοπίστηκε αυτή η αύξηση της πυκνότητας σωματιδίων στο χώρο. Το Voyager 1, το οποίο εισήλθε στο διαστρικό διάστημα το 2012, εντόπισε μια παρόμοια αλλαγή της πυκνότητας σε ξεχωριστή τοποθεσία.

Τα νέα όμως δεδομένα του Voyager 2 δείχνουν ότι όχι μόνο ήταν σωστή η ανίχνευση του Voyager 1, αλλά ότι η αύξηση της πυκνότητας μπορεί να είναι ένα χαρακτηριστικό μεγάλης κλίμακας του πολύ τοπικού διαστρικού μέσου (VLIM).

Το άκρο του ηλιακού συστήματος μπορεί να οριστεί από μερικά διαφορετικά όρια, αλλά αυτό που διασχίζεται από τους ανιχνευτές Voyager είναι γνωστό ως ηλιόπαυση (το εξώτερο όριο της ηλιόσφαιρας) και ορίζεται από τον ηλιακό άνεμο.

Αυτός είναι ένας σταθερός υπερηχητικός άνεμος ιονισμένου πλάσματος που ρέει έξω από τον Ήλιο προς όλες τις κατευθύνσεις και η ηλιόπαυση είναι το σημείο στο οποίο η εξωτερική πίεση αυτού του ανέμου δεν είναι πλέον αρκετά ισχυρή ώστε να ωθεί τον διαστρικό άνεμο που έρχεται από τον διαστρικό χώρο.

Ο χώρος μέσα από την ηλιόπαυση είναι η ηλιόσφαιρα και ο εξωτερικός χώρος είναι το VLIM. Αλλά η ηλιόσφαιρα δεν είναι στρογγυλή σφαίρα. Είναι περισσότερο σαν οβάλ, με το ηλιακό σύστημα στο ένα άκρο, και μια ουρά ροής πίσω. η “μύτη” είναι στραμμένη προς την κατεύθυνση της τροχιάς του Ηλιακού Συστήματος στον Γαλαξία μας.

Και τα δύο Voyagers διέσχισαν την ηλιόπαυση στην άκρη του οβάλ σχήματος, αλλά με διαφορά 67 μοίρες στο ηλιογραφικό πλάτος και 43 μοίρες διαφορά μήκους.

Ο χώρος θεωρείται γενικά ως κενός, αλλά δεν είναι, εντελώς. Η πυκνότητα της ύλης είναι εξαιρετικά χαμηλή, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει. Στο Ηλιακό Σύστημα, ο ηλιακός άνεμος έχει μέση πυκνότητα πρωτονίων και ηλεκτρονίων 3 έως 10 σωματιδίων ανά κυβικό εκατοστό , αλλά χαμηλώνει όσο πιο μακριά πάτε από τον Ήλιο.

Η μέση πυκνότητα ηλεκτρονίων του διαστρικού μέσου στο Γαλαξία, μεταξύ των άστρων, έχει υπολογιστεί ότι είναι περίπου 0,037 σωματίδια ανά κυβικό εκατοστό. Και η πυκνότητα του πλάσματος στην εξωτερική ηλιόσφαιρα είναι περίπου 0,002 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό.

Καθώς οι ανιχνευτές Voyager πέρασαν πέρα ​​από την ηλιόπαυση, τα όργανα του ανίχνευσαν την πυκνότητα ηλεκτρονίων του πλάσματος μέσω των ταλαντώσεων του πλάσματος.

Ο Voyager 1 διέσχισε την ηλιόπαυση στις 25 Αυγούστου 2012, σε απόσταση 121,6 αστρονομικών μονάδων από τη Γη (δηλαδή 121,6 φορές την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου, δηλαδή περίπου 18,1 δισεκατομμύρια χλμ).

Όταν μέτρησε για πρώτη φορά τις ταλαντώσεις στο πλάσμα μετά τη διέλευση της ηλιόπαυσης στις 23 Οκτωβρίου 2013 σε απόσταση 122,6 αστρονομικών μονάδων (ή 18,3 δισεκατομμύρια km), το Voyager 1 εντόπισε μια πυκνότητα πλάσματος 0,055 ηλεκτρονίων ανά κυβικό εκατοστό .

Το Voyager 2, το οποίο έκανε πολύ δρόμο σε σχέση με το 1, πετώντας από τον Δία, τον Κρόνο, τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα, διέσχισε την ηλιόπαυση στις 5 Νοεμβρίου 2018 σε απόσταση 119 αστρονομικών μονάδων (17,8 δισεκατομμύρια χλμ) Μετρήθηκαν οι ταλαντώσεις πλάσματος στις 30 Ιανουαρίου 2019 σε απόσταση 119,7 αστρονομικών μονάδων (17,9 δισεκατομμύρια), βρίσκοντας πυκνότητα πλάσματος 0,039 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό, πολύ κοντά στη μέτρηση του Voyager 1.

Και τα δύο όργανα ανέφεραν αύξηση της πυκνότητας. Αφού ταξίδεψε άλλες 20 αστρονομικές μονάδες (2,9 δισεκατομμύρια χλμ) μέσω του διαστήματος, ο Voyager 1 ανέφερε αύξηση σε περίπου 0,13 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό.

Ωστόσο, οι ανιχνεύσεις που πραγματοποιήθηκαν από τον Voyager 2 τον Ιούνιο του 2019 έδειξαν μια πολύ πιο έντονη αύξηση της πυκνότητας σε περίπου 0,12 ηλεκτρόνια ανά κυβικό εκατοστό, σε απόσταση 124,2 αστρονομικών μονάδων (18,5 δισεκατομμύρια km).

Δεδομένου ότι το πλάσμα στην ατμοσφαιρική πίεση της Γης έχει πυκνότητα ηλεκτρονίων 10 ^ 13 ανά κυβικό εκατοστό, αυτές οι ποσότητες μπορεί να φαίνονται μικροσκοπικές, αλλά είναι αρκετά σημαντικές για να δικαιολογήσουν το ενδιαφέρον μας – ειδικά επειδή δεν είναι σαφές τι τις προκαλεί.

Μια θεωρία είναι ότι οι διαστρικές γραμμές μαγνητικού πεδίου γίνονται ισχυρότερες καθώς κινούνται πάνω από την ηλιόπαυση. Αυτό θα μπορούσε να δημιουργήσει μια αστάθεια που μειώνει  το πλάσμα από την περιοχή αποστράγγισης. Το Voyager 2 εντόπισε ένα ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο από το αναμενόμενο όταν διέσχισε την ηλιόπαυση.

Μια άλλη θεωρία είναι ότι το υλικό που διοχετεύεται από τον διαστρικό άνεμο θα πρέπει να επιβραδύνεται καθώς φτάνει στην ηλιόπαυση, προκαλώντας ένα είδος κυκλοφοριακής συμφόρησης. Αυτό πιθανότατα ανιχνεύτηκε από τον διαστημικό ανιχνευτή του ηλιακού συστήματος New Horizons, ο οποίος το 2018 ανίχνευσε την εξασθενημένη υπεριώδη λάμψη που προέκυψε από τη συσσώρευση ουδέτερου υδρογόνου στην ηλιόπαυση.

Είναι επίσης πιθανό ότι και οι δύο εξηγήσεις να παίζουν ρόλο. Οι μελλοντικές μετρήσεις που λήφθηκαν και από τους δύο ανιχνευτές Voyager καθώς συνεχίζουν το ταξίδι τους στο διαστρικό διάστημα θα μπορούσαν να βοηθήσουν να το καταλάβουμε. Αλλά αυτό μπορεί να είναι ένα μεγάλο στοίχημα.

“Δεν είναι βέβαιο”, έγραψαν οι ερευνητές, “εάν τα δύο Voyagers θα είναι ικανά να μπορούν να λειτουργούν καλά τόσο μακριά, που να διακρίνουν μεταξύ αυτών των δύο κατηγοριών μοντέλων.

Πηγή

.

About the author

Δ.Μ.

Share