Το Voyager 2 στέλνει την αναφορά του φεύγοντας από τις παρυφές του ηλιακού συστήματος

Πηγή: NewScientist, 5 Ιουλίου 2008

Μετά από 30 χρόνια περίπου από τότε που ξεκίνησε το διαστημικό όχημα Voyager 2 της NASA, έχει φτάσει στο "χείλος" του ηλιακού συστήματος.

Έτσι το Voyager 2 με τον αισθητήρα που έχει επιβεβαίωσε ότι η ηλιόσφαιρα - μια τεράστια δομή σαν φούσκα γύρω από τον Ήλιο που σχηματίζεται από το ηλιακό άνεμο - δεν είναι μια τέλεια σφαίρα, αλλά έχει ένα σχήμα σαν πιεσμένο ελλειψοειδές. Φαίνεται το ηλιακό σύστημα να είναι «συμπιεσμένο» στη μία πλευρά του γιατί ο ηλιακός άνεμος φτάνει προς το νότο σε μικρότερες αποστάσεις απ’ ό,τι προς το βορρά προτού αυτός εξασθενίσει και αλλάξει κατεύθυνση.

Το Voyager 2 πέρασε την άκρη του ηλιοσφαιρικού κρουστικού κύματος, τον Αύγουστο του 2007 σε μια απόσταση περίπου 12 δισ. χιλιόμετρα από τον Ήλιο. Η απόσταση αυτή είναι περίπου διπλάσια από την απόσταση του Πλούτωνα από τον Ήλιο. Αυτό επιβεβαιώνει τις παρατηρήσεις με βάση τα τηλεσκόπια της ροής του υδρογόνου και του ηλίου σε αυτή την περιοχή που έγιναν το 2005, και που αποδεικνύουν ότι η ηλιόσφαιρα συμπιέζεται από τα διαστρικά μαγνητικά πεδία.

Οι επιστήμονες ερμηνεύουν την μικρότερη απόσταση που διήνυσε το Voyager 2 ως ένδειξη ότι το μεσοαστρικό μαγνητικό πεδίο ασκεί μεγαλύτερη πίεση στο νότιο ημισφαίριο του ηλιακού συστήματος. Την ίδια στιγμή, ο Ήλιος προσαρμόζει ελαφρώς την κίνησή του στον Γαλαξία μέσω μεταβολών στον ηλιακό κύκλο.
 

Το Voyager έχει ήδη διασχίσει την περιοχή κλειδί της ατμόσφαιρας του ήλιου - την άκρη του ηλιοσφαιρικού κρουστικού κύματος (Termination Shock) ή το όριο του κρουστικού κύματος. Στο όριο αυτό φορτισμένα ηλεκτρόνια και πρωτόνια, προερχόμενα από τον ηλιακό άνεμο, επιβραδύνονται αστραπιαία μετά από τη σύγκρουση τους με μαγνητικά πεδία και σωματίδια μεταξύ των αστέρων. Έτσι, ο ηλιακός άνεμος επιβραδύνεται απότομα από τις ταχύτητες των 300 έως 700 km/sec σε λιγότερο από 50 km/sec, και επομένως γίνεται πυκνότερος και πιο θερμός. Επίσης,  το Voyager  'είδε' ότι το ηλιακό σύστημα είναι ασυμμετρικό, πιθανώς από τις διαταραχές στο διαστρικό μαγνητικό πεδίο. Η περιοχή που είναι αμέσως με την άκρη του ηλιοσφαιρικού κρουστικού κύματος λέγεται ηλιοσφαιρικός κολεός (heliosheath)

Αυτό το το άκρο ή τέλος του κύματος κλονισμού είναι μία ταραγμένη περιοχή όπου ο ηλιακός άνεμος - μια πολύ γρήγορη ροή ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων από τον Ήλιο προς όλες τις κατευθύνσεις - επιβραδύνεται σημαντικά. Αυτό σηματοδοτεί το όριο μεταξύ της εσωτερικής ηλιόσφαιρας - όπου ο ηλιακός άνεμος κυριαρχεί - και της περιοχής όπου επιβραδύνεται ο ηλιακός άνεμος (heliosheath), και αρχίζει να κυριαρχεί το διαστρικό αέριο.

Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τα στοιχεία που συγκεντρώθηκαν από το Voyager 2, καθώς αυτό ταξιδεύει πέρα από το κύμα κλονισμού θα τους δώσει μια εικόνα για το πώς ο Ήλιος αλληλεπιδρά με το υπόλοιπο τμήμα του Γαλαξία μας. Παρόλο που το Voyager 1 έχει διασχίσει αυτό το όριο πριν από τέσσερα χρόνια, το πλάσμα του αισθητήρα του είχε σταματήσει να εργάζεται από τότε - αναγκάζοντας πολλούς επιστήμονες να κάνουν κατ' εκτίμηση μετρήσεις των ιδιοτήτων του κύματος κλονισμού, που παλιά ήλπιζαν να τις μετρήσουν απ' απευθείας.

Το Voyager 2 διαθέτει ένα αισθητήρα που του επιτρέπει την απευθείας μέτρηση της ταχύτητας, της πυκνότητας και της θερμοκρασίας του ηλιακού ανέμου. Σε συνδυασμό με το γεγονός ότι το Voyager 2 είχε διασταυρωθεί τουλάχιστον πέντε φορές με το κύμα κλονισμού σε δυο μέρες, χάρη στον θυελλώδη χαρακτήρα του μετώπου του κύματος κλονισμού, οι ερευνητές ήταν σε θέση να μελετήσουν το μέτωπο του κύματος κλονισμού με μια πρωτοφανή λεπτομέρεια - δημοσιεύοντας τα πρώτα τους συμπεράσματα σε έξι ανακοινώσεις στο Nature.

Τα στοιχεία αποκαλύπτουν ότι το μέτωπο του κρουστικού κύματος είναι όντως ανώμαλο και διαταραγμένο, όπως αναμενόταν. Ωστόσο, η θερμοκρασία της περιοχής πέρα από το όριο του κρουστικού κύματος (σε μια περιοχή όπου ο ηλιακός άνεμος έχει επιβραδυνθεί και θερμανθεί απότομα) είναι περίπου 1 εκατομμύριο βαθμούς Kelvin, και σχεδόν δέκα φορές πιο ψυχρή απ' ό,τι είχε προβλεφθεί. Αυτό δείχνει ότι μεταφέρεται ενέργεια από τον ηλιακό άνεμο στις συγκρούσεις με τα διαστρικά σωματίδια, τα οποία επιταχύνονται σε υψηλές ταχύτητες στην περιοχή του κύματος κλονισμού.

Κανονικά η μειωμένη ταχύτητα των σωματιδίων του ηλιακού ανέμου στο όριο του ηλιοσφαιρικού κρουστικού κύματος θα έπρεπε να έχει μετατραπεί σε θερμότητα. «Αναμέναμε να βρούμε ιόντα στον ηλιοσφαιρικό κολεό με θερμοκρασίες πάνω από 1 εκατομμύριο κέλβιν», αναφέρει ο Ed Stone, του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας και επιστήμονας της αποστολής του Voyager, «αλλά αντιθέτως, οι τιμές των θερμοκρασιών κυμαίνονταν από 100.000 έως 200.000. Ο δε ηλιοσφαιρικός κολεός (heliosheath) είναι ψυχρότερος απ’ ό,τι αναμέναμε κατά ένα παράγοντα από 5 έως 10».

Οι αστρονόμοι εικάζουν ότι οι κοσμικές ακτίνες μπορεί να έχουν «λεηλατήσει» την ενέργεια κατά την επιτάχυνσή τους. Όπως το θέτει ο Leonard Burlaga, του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA, «τα ιόντα αναπηδούν πάνω στις μαγνητικές διαταραχές που δημιουργούνται από τον άνεμο, ενώ η ενέργεια του ηλιακού ανέμου καταλήγει σε αυτά τα ιόντα». Παραμένει άγνωστο το πόσο μακριά από το ηλιοσφαιρικό κρουστικό κύμα και σε τι απόσταση μέσα στον ηλιοσφαιρικό κολεό λαμβάνει χώρα η επιτάχυνση των κοσμικών ακτίνων.

Οι ερευνητές προσδοκούν ότι τα δύο διαστημόπλοιο Voyager να συνεχίσουν να τους προσφέρουν πολύτιμες παρατηρήσεις της περιοχής πέρα από τη τέλος του κρουστικού κύματος (μια περιοχή όπου ο ηλιακός άνεμος κινείται με πολύ μικρή ταχύτητα ή heliosheath) για τα επόμενα χρόνια. Ελπίζουν ότι οι ανιχνευτές θα συνεχίσουν να λειτουργούν για άλλη μια δεκαετία, κατά την οποία θα πρέπει να διασχίσουν την ηλιόπαυση - δίνοντάς μας μια φευγαλέα ματιά του καθαρού διαστρικού χώρου.

Εν τω μεταξύ, η NASA σκοπεύει να εκτοξεύσει το Interstellar Boundary Explorer ή IBEx προς το τέλος του 2008, σε μια τροχιά γύρω από τη γη. Έχει στόχο να απεικονίσει ολόκληρο το τέλος του κρουστικού κύματος και την περιοχή πίσω από αυτήν μέχρι την ηλιόπαυση (που βρίσκεται σε απόσταση 100 Αστρονομικές Μονάδες. Οι επιστήμονες ελπίζουν να πάρουν περισσότερες γνώσεις σχετικά με την αλληλεπίδραση μεταξύ της ηλιόσφαιρας του διαστρικού χώρου.

Η ζώνη του ηλιοσφαιρικού κρουστικού κύματος ορίζεται ως η περιοχή όπου ο ηλιακός άνεμος δεν μπορεί πλέον να κινηθεί ενάντια στον τεράστιο «ωκεανό» των μεσοαστρικών διαστημικών σωματιδίων. Ο ηλιακός άνεμος όπως γνωρίζουμε συνίσταται από ένα υπερηχητικό ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων, τα οποία ταξιδεύουν ακτινικά από τον Ήλιο προς τα έξω με ταχύτητα 400 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο, ταχύτερα από οποιοδήποτε άλλο κύμα κατά μήκος του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου. Μόνο όταν ο ηλιακός άνεμος προσεγγίζει το ηλιοσφαιρικό κρουστικό κύμα αρχίζει να επιβραδύνεται στα 300 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, ως αποτέλεσμα της αντίθετης προς τον ηλιακό άνεμο κίνησης των σωματιδίων κοσμικής ακτινοβολίας που προέρχονται από τον ηλιοσφαιρικό κολεό (heliosheath) —η περιοχή αμέσως μετά το ηλιοσφαιρικό κρουστικό κύμα.