Космический аппарат Вояджер обнаружил увеличение плотности пространства за пределами Солнечной системы.
"Вояджер-2" наконец пересек границу, обозначавшую предел влияния Солнца, и вошел в межзвездное пространство. Но миссия маленького зонда еще не завершена - теперь он посылает домой информацию о пространстве за пределами Солнечной системы.
И это открывает нечто удивительное. По мере того как "Вояджер-2" удаляется все дальше и дальше от Солнца, плотность пространства увеличивается.
Это не первый случай, когда такое увеличение плотности было обнаружено. "Вояджер-1", вошедший в межзвездное пространство обнаружил аналогичный градиент плотности.
Новые данные "Вояджера-2" показывают, что открытие "Вояджера-1" было не только обоснованным, но и что увеличение плотности может быть крупномасштабной особенностью очень локальной межзвездной среды (VLIM).
Край Солнечной системы может быть определен несколькими различными границами, но та, которую пересекают зонды Voyager, известна как гелиопауза, и она определяется солнечным ветром.
Это постоянный сверхзвуковой ветер ионизированной плазмы, который струится от Солнца во всех направлениях, и гелиопауза-это точка, в которой его действие практически ослабевает, ознаменовывая начало межзвездного пространства.
Гелиопауза (НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех) Пространство внутри гелиопаузы-это гелиосфера, а пространство снаружи-это VLIM. Но гелиосфера-это не круглая сфера. Это больше похоже на овал, с Солнечной системой на одном конце и струящимся хвостом позади; "нос" направлен в направлении орбиты Солнечной системы в Млечном пути. Оба аппарата пересекли гелиопаузу на носу, но с разницей в 67 градусов по гелиографической широте и 43 градуса по долготе.
Гелиопауза (НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех) Пространство внутри гелиопаузы-это гелиосфера, а пространство снаружи-это VLIM. Но гелиосфера-это не круглая сфера. Это больше похоже на овал, с Солнечной системой на одном конце и струящимся хвостом позади; "нос" направлен в направлении орбиты Солнечной системы в Млечном пути. Оба аппарата пересекли гелиопаузу на носу, но с разницей в 67 градусов по гелиографической широте и 43 градуса по долготе.
Пространство обычно рассматривается как вакуум, но это не так, не полностью. Плотность материи чрезвычайно низка, но она все еще существует. В Солнечной системе солнечный ветер имеет среднюю протонную и электронную плотность от 3 до 10 частиц на кубический сантиметр, но она уменьшается по мере удаления от Солнца.
Средняя электронная плотность межзвездной среды в Млечном Пути, среди звезд, по расчетам, составляет около 0,037 частиц на кубический сантиметр.
Когда зонды "Вояджер" вышли за пределы гелиопаузы, их приборы для исследования плазменных волн определили электронную плотность плазмы с помощью плазменных колебаний.
"Вояджер-1" пересек гелиопаузу на расстоянии 121,6 астрономических единиц от Земли (это в 121,6 раза больше расстояния между Землей и Солнцем, то есть примерно 18,1 миллиарда километров).
Когда он впервые измерил колебания плазмы после пересечения гелиопаузы на расстоянии 122,6 астрономических единиц он обнаружил плотность плазмы 0,055 электрона на кубический сантиметр.
"Вояджер-2", совершивший долгий круговой путь, пролетев мимо Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, пересек гелиопаузу на расстоянии 119 астрономических единиц (17,8 миллиарда километров). Он измерил колебания плазмы 30 январ на расстоянии 119,7 астрономических единиц (17,9 миллиарда), обнаружив плотность плазмы 0,039 электрона на кубический сантиметр, что очень близко к измерению Voyager 1.
И оба прибора сообщили об увеличении плотности. Пройдя еще 20 астрономических единиц (2,9 миллиарда километров) Вояджер-1 сообщил об увеличении количества электронов примерно до 0,13 на кубический сантиметр.
Но обнаружение, сделанное Вояджером-2 показало гораздо более резкое увеличение плотности примерно до 0,12 электрона на кубический сантиметр на расстоянии 124,2 астрономических единиц (18,5 миллиарда единиц).
Эти цифры могут показаться крошечными, но они достаточно значительны, чтобы оправдать интерес астрономов - особенно потому, что неясно, что их вызывает.
Одна из теорий состоит в том, что линии межзвездного магнитного поля становятся сильнее, когда они покрывают гелиопаузу. Это может привести к возникновению электромагнитной ионной циклотронной нестабильности, которая истощает плазму. Вояджер-2 действительно обнаружил более сильное магнитное поле, чем ожидалось, когда пересек гелиопаузу.
Другая теория состоит в том, что материал, сдуваемый межзвездным ветром, должен замедляться, когда он достигает гелиопаузы, вызывая своего рода пробку. Возможно, это было обнаружено зондом внешней Солнечной системы New Horizons, который в 2018 году уловил слабое ультрафиолетовое свечение, вызванное накоплением нейтрального водорода в гелиопаузе.
Возможно также, что оба объяснения играют определенную роль. Будущие измерения, сделанные обоими зондами "Вояджер", когда они продолжат свое путешествие в межзвездное пространство, могут помочь выяснить это. Но это будет нескоро. И просуществуют ли до этого "нескоро" аппараты, которым уже более сорока лет?