Илустрација која приказује једну од НАСА-иних близанаца Воиагер. Оба Воиагера су ушла у међузвездани простор, или простор изван хелиосфере нашег Сунца. Кредит: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх
Док НАСА-ин Воиагер 1 истражује међузвездани простор, његова мерења густине стварају таласе
У оскудној колекцији атома која испуњава међузвездани простор, Воиагер 1 је измерио дуготрајну серију таласа где је раније детектовао само спорадичне експлозије.
Све до недавно, свака свемирска летелица у историји је извршила сва своја мерења унутар наше хелиосфере, магнетног мехура који је надувало наше Сунце. Али 25. августа 2012. НАСАВоиагер 1 је то променио. Како је прешао границу хелиосфере, постао је први објекат који је направио човек који је ушао - и измерио - међузвездани простор. Сада осам година на његовом међузвезданом путовању, пажљиво слушање података Воиагера 1 даје нове увиде у то каква је та граница.
Ако је наша хелиосфера брод који плови међузвезданим водама, Воиагер 1 је сплав за спасавање који је управо спуштен са палубе, одлучан да испита струје. За сада, све бурне воде које се осећају углавном потичу из наше хелиосфере. Али даље напољу, осетиће мешање из извора дубље у космосу. На крају ће присуство наше хелиосфере потпуно избледети из њених мерења.
Ова графика из октобра 20218 показује положај сонди Воиагер 1 и Воиагер 2 у односу на хелиосферу, заштитни мехур који је створило Сунце и који се протеже далеко поред орбите Плутона. Воиагер 1 је прешао хелиопаузу, или ивицу хелиосфере, 2012. Воиагер 2 је још увек у хелиосфери, или најудаљенијем делу хелиосфере. (НАСА-ина Летелица Воиагер 2 ушла је у међузвездани простор у новембру 2018.) Заслуге: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх
„Имамо неке идеје о томе колико далеко Воиагер треба да стигне да би почео да види чистије међузвездане воде, да тако кажем“, рекла је Стела Окер, др. студент на Универзитету Цорнелл у Итаци, Њујорк, и најновији члан тима Воиагер. "Али нисмо сасвим сигурни када ћемо доћи до те тачке."
Оцкерова нова студија, објављена у понедељак у Природа Астрономија, извештава о томе шта би могло бити прво континуирано мерење густине материјала у међузвезданом простору. „Ова детекција нам нуди нови начин мерења густине међузвезданог простора и отвара нам нови пут за истраживање структуре блиског међузвезданог медија“, рекао је Оцкер.
НАСА-ин свемирски брод Воиагер 1 снимио је ове звукове међузвезданог простора. Воиагер 1'с плазма таласни инструмент је детектовао вибрације густе међузвездане плазме, или јонизованог гаса, од октобра до новембра 2012. и априла до маја 2013. Заслуге: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх
Када неко слика ствари између звезда – астрономи то називају „међузвезданим медијумом“, распрострањеном супом честица и радијације – могло би се поново замислити мирно, тихо, спокојно окружење. То би била грешка.
„Користио сам фразу 'мирни међузвездани медиј' - али можете пронаћи многа места која нису посебно мирна," рекао је Јим Цордес, свемирски физичар у Цорнелл-у и коаутор рада.
Као и океан, међузвездани медијум је пун турбулентних таласа. Највеће потичу од ротације наше галаксије, пошто се простор маже о себе и ствара таласе пречника десетине светлосних година. Мањи (иако још увек гигантски) таласи јуре од експлозија супернове, протежући се милијардама миља од врха до врха. Најмањи таласи обично потичу од нашег Сунца, јер соларне ерупције шаљу ударне таласе кроз свемир који прожимају облогу наше хелиосфере.
Ови ударни таласи откривају трагове о густини међузвезданог медија - вредности која утиче на наше разумевање облика наше хелиосфере, како се формирају звезде, па чак и наше сопствене локације у галаксији. Док ови таласи одјекују кроз свемир, они вибрирају електроне око себе, који звоне на карактеристичним фреквенцијама у зависности од тога колико су збијени заједно. Што је висина тог звона већа, то је већа електронска густина. Подсистем плазма таласа Воиагера 1 - који укључује две антене са "зечјим ушима" које вире 30 стопа (10 метара) иза свемирске летелице - дизајниран је да чује ту звоњаву.
Илустрација НАСА-ине летелице Воиагер која приказује антене које користе подсистем плазма таласа и други инструменти. Кредит: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх
У новембру 2012, три месеца након изласка из хелиосфере, Воиагер 1 је први пут чуо међузвездане звукове (погледајте видео изнад). Шест месеци касније, појавио се још један „звиждук“ – овог пута гласнији и још виши. Чинило се да међузвездани медијум постаје све дебљи и то брзо.
Ови тренутни звиждуци настављају се у неправилним интервалима у подацима Воиагера данас. Они су одличан начин за проучавање густине међузвезданог медија, али је потребно мало стрпљења.
„Виђани су само једном годишње, па је ослањање на овакве случајне догађаје значило да је наша мапа густине међузвезданог простора била мало ретка“, рекао је Оцкер.
Оцкер је кренуо да пронађе текућу меру међузвездане средње густине како би попунио празнине – ону која не зависи од повремених ударних таласа који се шире са Сунца. Након филтрирања података Воиагера 1, тражећи слабе, али доследне сигнале, пронашла је кандидата који обећава. Почело је да се повећава средином 2017, тачно у време другог звиждука.
„То је практично један тон“, рекао је Оцкер. "И током времена чујемо да се мења - али начин на који се фреквенција креће говори нам како се мења густина."
Слаби, али скоро континуирани догађаји осцилације плазме – видљиви као танка црвена линија на овој графики/тк – повезују јаче догађаје у подацима подсистема плазма таласа Воиагера 1. Слика се мења између графикона који приказују само јаке сигнале (плава позадина) и филтрираних података који показују слабије сигнале. Заслуге: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх/Стелла Оцкер
Окер назива нови сигнал емисијом плазма таласа, а чинило се и да прати густину међузвезданог простора. Када су се нагли звиждуци појавили у подацима, тон емисије расте и пада са њима. Сигнал такође подсећа на онај који је примећен у горњим слојевима Земљине атмосфере за који се зна да прати густину електрона тамо.
„Ово је заиста узбудљиво, јер смо у могућности да редовно узоркујемо густину на веома дугачком делу простора, најдужем делу простора који имамо до сада“, рекао је Оцкер. "Ово нам пружа најкомплетнију мапу густине и међузвезданог медија како их види Воиагер."
На основу сигнала, електронска густина око Воиагер-а 1 почела је да расте 2013. и достигла тренутни ниво средином 2015. године, отприлике 40 пута повећање густине. Чини се да је свемирска летелица у сличном опсегу густине, са одређеним флуктуацијама, кроз цео скуп података који су анализирали, а који се завршио почетком 2020.
Оцкер и њене колеге тренутно покушавају да развију физички модел како се производи емисија плазма таласа који ће бити кључан за његово тумачење. У међувремену, подсистем плазма таласа Воиагера 1 наставља да шаље податке све даље и даље од куће, где свако ново откриће има потенцијал да нас натера да поново замислимо свој дом у космосу.
За више о овом истраживању, прочитајте У празнини свемира удаљеној 14 милијарди миља, Воиагер И детектује „хум“ из плазма таласа.
Референца: „Упорне плазма таласе у међузвезданом простору које је открио Воиагер 1“ од Стеле Кох Окер, Џејмса М. Кордеса, Шамија Чатерџија, Доналда А. Гурнета, Вилијама С. Курта и Стивена Р. Спанглера, 10. мај 2021. Природа Астрономија.
DOI: 10.1038/s41550-021-01363-7
