A csillagközi tér határai a Voyager-2 megvilágításában

5722

Egy évvel ezelőtt, 2018. november 5-én a NASA Voyager-2 űrszondája vált a második űreszközzé, amely valaha elhagyta a helioszférát, azaz a Napunk által létrehozott, részecskék és mágneses terek alkotta „védőbuborékot”. Körülbelül 18 milliárd km távolságra a Földtől, jóval a Pluto pályáján túl a Voyager-2 kilépett a csillagközi térbe. November 5-én 5 új tanulmány jelent meg a Nature Astronomy tudományos folyóiratban, melyek leírják, mit figyeltek meg a kutatók a Voyager-2 történelmi lépése közben és azóta.

Minden egyes cikk a Voyager-2 öt tudományos berendezése közül egyik eredményeiről ír: a mágneses tér-érzékelőről, két eszközről, amelyek különböző energiatartományokon detektálnak töltött részecskéket és két másik berendezésről, amelyek a plazmát (töltött részecskékből álló gáz) tanulmányozzák. Mindezek együttesen segítenek felrajzolni a kozmikus partról alkotott képet, ahol a Napunk környezete véget ér és megkezdődik a csillagközi tér mérhetetlen óceánja.

Művészi elképzelés a Voyager-szondák egyikéről, ahogyan csillagközi küldetésén halad. A Voyager ikerszondák az emberiség legmesszebbi űreszközei, 2017-ben ünnepelték elindulásuk 40. évfordulóját. (NASA/JPL-Caltech)

A Nap helioszférája olyan, mint egy a csillagközi téren átvitorlázó hajó. Mind a helioszférát és a csillagközi teret plazma tölti ki, olyan gáz, melynek alkotó atomjainak egy része elvesztette elektronjait. A helioszférán belüli plazma forró és ritka, míg a csillagközi tér plazmája hűvösebb és sűrűbb. A csillagközi tér kozmikus sugarakat, vagy más, csillagrobbanások következtében felgyorsult részecskéket is tartalmaz. A Voyager-1 fedezte fel, hogy a helioszféra megvédi a Földet és a többi bolygót is ennek a sugárzásnak több mint 70%-ától.

Amikor a Voyager-2 tavaly kilépett a helioszférából, kutatók bejelentették, hogy két töltöttrészecske-detektora drámai változást figyelt meg: a helioszféra részecskéinek rátája lecsökkent, míg a kozmikus sugarak (melyeknek tipikusan nagyobb az energiája, mint a helioszféra részecskéinek) rátája jelentősen megnövekedett és magas is maradt. Ezek a változások megerősítették, hogy a szonda kijutott az űr egy új régiójába.

Mielőtt a Voyager-1 2012-ben elérte a helioszféra határát, nem tudtuk pontosan, milyen messze húzódik ez a határ a Naptól. A két szonda különböző helyeken és a folyamatosan ismétlődő, 11 éves napciklus eltérő időpontjain lépett ki a helioszférából. A 11 éves napciklus során központi csillagunk aktivitása növekszik, majd lecsökken, a kutatók pedig emiatt azt várták, hogy a helioszféra határa, melyet heliopauzának nevezünk, távolabb tolódik a Nap aktivitásának növekedésével (mint ahogy a tüdő kitágul és összehúzódik a légzéssel). Ez konzisztens volt azzal a ténnyel, hogy a szondák a Naptól eltérő távolságban találkoztak a heliopauzával. Az új cikkek mostanra megerősítették, hogy a Voyager-2 egyelőre még nem zavartalan csillagközi térben van: épp úgy, mint a Voyager-1, úgy tűnik, valamilyen perturbált átmeneti régióban lehet a helioszférán túl.

A plazmán keresztül

A két Voyager-szonda mostanra megerősítette, hogy a lokális csillagközi tér plazmája jelentősen sűrűbb, mint a helioszférán belüli plazmakörnyezet, ahogyan azt a kutatók előre sejtették. A Voyager-2 mostanra meg is mérte a közeli csillagközi tér plazmahőmérsékletét, és megerősítette, hogy hidegebb a helioszféra plazmájánál.

Művészi ábrázolás a NASA Voyager-1 és Voyager-2 űrszondáinak elhelyezkedéséről a helioszférához, avagy a Napunk alkotta részecskékből és mágneses térből álló védőbuborékhoz viszonyítva. Mostanra mindkettő Voyager kijutott a helioszférából és a csillagközi térben mozognak. (NASA/JPL-Caltech)

2012-ben a Voyager-1 a vártnál kissé nagyobb sűrűségű plazmát észlelt a helioszférából közvetlen kilépése után, amely arra utalt, hogy a plazma valamilyen szinten össze van nyomva. A Voyager-2 megfigyelte, hogy a helioszférán túli plazma kissé melegebb is a vártnál, ami szintén azt jelezheti, hogy összenyomott állapotban van (még így is hidegebb a külső plazma a belsőnél). A Voyager-2 emellett enyhe növekedést észlelt a plazmasűrűségben éppen azelőtt, hogy átlépte volna a heliopauzát, ami pedig azt sugallja, hogy a buborék belső fala körül is össze van nyomva a plazma. Jelenleg viszont még nem teljesen értik azt, hogy a külső oldalon mi okozhatja az összenyomódást.

Elszökő részecskék

Ha a helioszféra olyan, mint egy a csillagközi téren átvitorlázó hajó, akkor úgy tűnik, hogy a hajótest némileg lyukas. A Voyager egyik részecskedetektora kimutatta, hogy a helioszféra belsejéből részecskék szivárognak ki a határon át a csillagközi térbe. A Voyager-1 a buborék mozgásához viszonyítva a helioszféra „elejének” közelében lépett ki. A Voyager-2 viszont inkább az oldalsó területeken található, mely lyukacsosabbnak tűnik a Voyager-1 környezeténél.

A misztikus mágneses tér

A Voyager-2 mágnesestér-érzékelője megerősítette a Voyager-1 egyik meglepő megfigyelési eredményét: közvetlenül a heliopauza mögötti térben a mágneses tér erővonalai párhuzamosak a helioszférán belüli térrel. A Voyager-1 méréseiből még nem tudták egyértelműen megerősíteni, hogy a látszólagos irányítottság a teljes külső régióra jellemző lenne, vagy csak véletlen egybeesés. A Voyager-2 magnetométerének mérései azonban igazolják a Voyager-1 eredményeit és arra utalnak, hogy a két tér irányultsága összhangban van.

A Voyager-szondákat 1977-ben bocsátották útjukra, és mindketten elrepültek a Jupiter és a Szaturnusz mellett. A Voyager-2 a Szaturnusznál irányt változtatott, hogy elhaladhasson az Uránusz és a Neptunusz mellett is, mellyel végrehajtotta a történelem eddigi egyetlen szoros megközelítéseit ezen bolygóknál. A Voyager-szondák a bolygólátogatások befejeztével 1989-ben megkezdték csillagközi küldetésüket, hogy elérjék a heliopauzát. A Voyager-1 volt a gyorsabb a két szonda közül, mely jelenleg több mint 22 milliárd km távolságra található a Naptól, míg a Voyager-2 körülbelül 18,2 milliárd km távolságban jár. Ez azt jelenti, hogy a Voyager-2-ről kiinduló fénynek 16,5 órára van szüksége ahhoz, hogy elérje a Földet. Összehasonlításképpen: a Napról kiinduló fény 8 perc alatt ideér a bolygónkra.

További információk a Voyager-küldetésekről ide kattintva olvashatók.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás