Двойные зонды Voyager продолжают помогать нам исследовать наше место среди звезд.
Космический корабль Voyager 2 провел более четырех десятилетий, занимаясь серфингом солнечного ветра от Солнца и в галактику. Затем, менее чем за день, зонд вырвался из защитного пузыря нашего Солнца в межзвездное море инопланетных частиц.
Точная форма этого пузыря, который отражает около 70 процентов вредного космического излучения, и то, как внутренняя часть смешивается (или не смешивается) с внешней, являются вопросами, которые беспокоили исследователей на протяжении десятилетий
. Они увидели косвенные проблески этого края нашего космического двора с помощью радиоволн и других наблюдений, но их первый прямой контакт с таинственной границей произошел, когда Вояджер 1 прошел через него в 2012 году.
Теперь Вояджер 2, который присоединился к своему предшественнику снаружи в ноябре прошлого года предоставил второй вкус, во втором месте.
После года анализа, исследователи опубликовали серию статей в в журнале Nature Астрономия детализируя прямые измерения Voyager 2 солнечного пузыря, который нас окружает, - конкретные знания о физической структуре, которая была чисто теоретической, когда планировалась миссия.
«50 лет назад мы не знали, была ли там граница, - говорит Дональд Гернетт , почетный профессор Университета Огайо и главный исследователь плазменных волновых инструментов Voyager.
В то время как первичные миссии Voyager были все о планетарных исследованиях , расширенные миссии сосредоточены на солнечной системе в целом.
В дополнение к освещению неба солнце также взрывает солнечный ветер заряженных частиц во всех направлениях со скоростью около миллиона миль в час.
Хотя мы склонны считать «космическое пространство» пустым, этот ветер фактически наполняет солнечную систему тонкой плазмой (своего рода горячим, заряженным газом), которая становится тоньше, когда ветер дует дальше от солнца. «Это как распыление духов в комнате», - говорит Гарнетт.
В конце концов, солнечная плазма становится настолько тонкой - около одного электрона на кубический кубик пространства Рубика - что больше не может отталкивать вещество межзвездного пространства. Там тоже есть плазма, и она примерно в 20 раз толще снаружи, чем в пределах диапазона влияния солнца - зоны, известной как гелиосфера.
Это резкое изменение от тонкой плазмы к толстой плазме было одним из признаков того, что ремесла вошли в межзвездное пространство.
«То, что мы измеряем, - это наш задний двор», - говорит Мерав Офер ,
физик плазмы из Бостонского университета, который не был напрямую связан с командами Voyager. «Мы никогда не были вне нашего дома в галактике».
Но теперь, когда Вояджеры выходят в локальные окрестности (другие несуществующие космические корабли тоже, но они все еще не получают данные), исследователи сравнивают измерения из своих соответствующих местоположений и собирают воедино все, что могут, об общей форме и поведении гелиосферы.
Например, «Вояджеру-1» удалось косвенно уловить некоторые запахи межзвездной плазмы, еще находясь в гелиосфере, что указывает на то, что Солнце воздвигает сквозной барьер вокруг солнечной системы.
«Это похоже на то, как будто кто-то открыл окно, и мы получили межзвездный материал перед [границей]», - говорит Опер.
Однако во время прошлогоднего отъезда Voyager 2 не ощущал таких межзвездных порывов. Он также испытывал солнечные бризы вплоть до самого края - зоны, где Voyager 1 сообщал о депрессии.
Еще большее недоумение вызывает поведение магнитного поля. Voyager 2 поддерживает несколько противоречивые магнитные показания Voyager 1, свидетельствующие о том, что магнитное поле в солнечной плазме плавно выравнивается с магнитным полем в межзвездной плазме, показывая небольшой знак границы.
Офер говорит, что явление, называемое переподключением, может смешивать два поля, но в целом гелиосфера не так проста, как некоторые могли надеяться.
«Мы действительно не понимаем эту оболочку, ту стену, которая отделяет нас от межзвездной среды», - говорит она. «Это гораздо более сложное предприятие, чем мы думали».
Чтобы сделать вещи более сложными, гелиосфера на самом деле не сфера. Солнце проникает сквозь пространство со скоростью около 60 000 миль в час, проходя через Млечный путь, увлекая за собой всю солнечную систему и сжимая солнечный пузырь в то, что Гурнетт называет «тупой формой пули».
Есть некоторая дискуссия о том, как на самом деле выглядит эта пуля как (Офер говорит, что это похоже на след лодки ), но две точки выхода Voyager помогают исследователям начать определять форму.
Вояджер 1 вырвался из носа пули, а Вояджер 2 выскочил чуть ниже и влево. Тем не менее, несмотря на то, что они выходили через разные выходы в разное время в солнечном солнечном цикле (который, как считается, раздувает или спускает гелиосферу), оба корабля столкнулись с границей пули на примерно одинаковом расстоянии от солнца, что указывает на то, что фронт пули довольно круглый.
Чтобы выяснить, на что похожа сторона или спина, НАСА может когда-нибудь послать еще одну многолетнюю миссию, чтобы коснуться другой точки. Но в то же время исследователи должны будут обойтись с IBEX и IMAP , текущими и предстоящими миссиями, которые направлены на дистанционное картирование гелиосферы, намного ближе к Земле.
В конечном счете, полагает Гурнетт, наследие Вояджера может заключаться в том, чтобы подчеркнуть любовь вселенной к чистым границам, будь то мембрана Солнечной системы или поверхность Солнца.
Вместо того, чтобы ненавидеть пылесосы, как гласит старая пословица, возможно, это плавные переходы, которые природа действительно ненавидит. «Вы можете подумать, выходя в межзвездное пространство, это может быть своего рода континуум, - говорит он, - но вместо этого природа любит превращать ее в действительно четкую границу».