Auzi sunetele infricosatoare ale spatiului interstelar capturat de Voyager-ul NASA

Pe măsură ce Voyager 1 al NASA explorează spațiul interstelar, măsurătorile intensității sale creează unde

În grupul împrăștiat de atomi care umplu spațiul interstelar, Voyager 1 a măsurat o serie de unde cu acțiune lungă, deoarece anterior a detectat doar explozii sporadice.

Până de curând, fiecare navă spațială din istorie făcuse toate măsurătorile sale în interiorul heliosferei noastre, bula magnetică pe care soarele nostru o umflă. Dar pe 25 august 2012, NASAVoyager 1 a schimbat asta. Pe măsură ce a trecut granițele heliosferei, a devenit primul obiect creat de om care pătrunde – și măsoară – spațiul interstelar. Acum opt ani de la călătoria sa interstelară, ascultarea atentă a datelor Voyager 1 a stârnit noi informații despre cum ar putea arăta aceste granițe.

Dacă heliosfera noastră este o navă care navighează în apele interstelare, Voyager 1 este o plută de salvare care tocmai a fost aruncată de pe punte, care este proiectată pentru a scana curenții. Chiar acum, orice apă aspră pe care o simțiți provine în mare parte din heliosferă. Dar dincolo de asta, veți simți mișcările provenind din surse mai adânci din univers. În cele din urmă, heliosfera noastră va dispărea în întregime de la măsurătorile sale.

Acest desen din octombrie 20218 arată poziția sondelor Voyager 1 și Voyager 2 în raport cu heliosfera, o bulă de protecție creată de soare care se extinde dincolo de orbita lui Pluto. Voyager 1 a traversat heliosfera, sau marginea heliosferei, în 2012. Voyager 2 se află încă în heliosferă sau în partea exterioară a heliosferei. (Agenția NASA Sonda spațială Voyager 2 a intrat în spațiul interstelar în noiembrie 2018Credite: NASA / JPL-Caltech

„Avem câteva idei despre cât de mult va dura până când Voyager va începe să vadă mai multă apă pură între stele, ca să spunem așa”, a spus Stella Ocker, dr. Un student la Universitatea Cornell din Ithaca, New York, și un nou membru al echipei Voyager. „Dar nu suntem foarte siguri când vom ajunge la acest punct.”

Noul studiu OCR, publicat luni în Astronomia naturală, Arată care poate fi prima măsurare continuă a densității materiei în spațiul interstelar. „Această descoperire ne oferă o nouă modalitate de a măsura densitatea spațiului interstelar și ne deschide o nouă cale pentru a explora structura mediului interstelar foarte apropiat”, a spus Oker.

Sonda spațială NASA Voyager 1 a captat sunetele spațiului interstelar. Voyager 1 plasmă Instrumentul de undă a detectat vibrații ale plasmei interstelare dense, sau gaz ionizat, din octombrie până în noiembrie 2012 și din aprilie până în mai 2013. Credit: NASA /Laboratorul de propulsie cu jet– Caltech

Când cineva a fotografiat obiecte interstelare – ceea ce astronomii numesc „mediu interstelar”, o supă difuză de particule și radiații – se poate reimagina un mediu calm, tăcut și calm. Ar fi o greșeală.

„Am folosit expresia” mediu interstelar liniștit „- dar puteți găsi o mulțime de locuri care nu sunt deosebit de liniștite”, a spus Jim Cordes, fizician spațial la Universitatea Cornell și coautor al lucrării.

La fel ca oceanul, mediul interstelar este plin de valuri turbulente. Cea mai mare dintre ele provine din rotația galaxiei noastre, întrucât spațiul în sine pătează și prezintă valuri de-a lungul a zeci de ani lumină. Valurile mai mici (deși încă gigantice) explodează din cauza exploziilor de supernova, care se întind de miliarde de mile de la vârf la vârf. De obicei, cele mai mici valuri de la soarele nostru, rachete solare trimit unde de șoc prin spațiu care pătrund în căptușeala heliosferei.

Aceste unde care se prăbușesc dezvăluie indicii despre densitatea mediului interstelar – o valoare care influențează înțelegerea noastră a formei heliosferei, a modului în care se formează stelele și chiar a locației noastre în galaxie. Când aceste unde sar în spațiu, ele vibrează electronii din jurul lor, care sună la frecvențe distincte, în funcție de cât de mult sunt stivuite împreună. Cu cât tonul acestei rezonanțe este mai mare, cu atât densitatea electronilor este mai mare. Subsistemul cu undă de plasmă Voyager 1 – care include două antene „ureche de iepure” care proiectează 10 metri în spatele navei spațiale – este conceput pentru a auzi această rezonanță.

O ilustrare a unei nave spațiale NASA Voyager care arată antenele utilizate de subsistemul cu unde de plasmă și alte instrumente. Credit: NASA / JPL-Caltech

În noiembrie 2012, la trei luni după ieșirea din atmosfera soarelui, Voyager 1 a auzit pentru prima dată sunete interstelare (a se vedea videoclipul de mai sus). Șase luni mai târziu, a apărut un alt „fluierat” – de data aceasta din ce în ce mai tare. Mediul interstelar pare a fi din ce în ce mai gros și mai rapid.

Aceste sirene de moment continuă la intervale neregulate în datele Voyager de astăzi. Este un mod excelent de a studia densitățile mediului interstelar, dar necesită o oarecare răbdare.

„Ele sunt văzute doar o dată pe an, deci bazarea pe aceste tipuri de evenimente episodice înseamnă că harta noastră a densității spațiului interstelar a fost destul de rar”, a spus Oker.

Ocker și-a propus să găsească o măsură continuă a densității medii interstelare pentru a umple golurile – o scară care nu depinde de undele de șoc accidentale care se propagă de la Soare. După ce am filtrat datele Voyager 1 și am căutat semnale slabe, dar consistente, am găsit un candidat promițător. A început să se ridice la jumătatea anului 2017, pe vremea unui alt fluier.

– De fapt, este un ton, spuse Oker. „Pe măsură ce trece timpul, auzim această schimbare – dar modul în care se mișcă frecvența ne spune cum se schimbă densitatea”.

Evenimente de oscilație plasmatică slabe, dar semi-continue – vizibile ca o linie roșie subțire în acest grafic / tk – corelează cele mai puternice evenimente din datele subsistemului undei plasmatice din Voyager 1. Imaginea alternează între grafice care prezintă doar semnale puternice (fundal albastru) și filtrate date care arată semnale mai slabe. Credit: NASA / JPL-Caltech / Stella Ocker

Oker numește noul semnal o emisie de unde de plasmă și, de asemenea, pare să urmărească densitatea spațiului interstelar. Când apar date sonore bruște, tonul de emisie crește și coboară odată cu acesta. Semnalul este, de asemenea, similar cu cel observat în atmosfera superioară a Pământului, despre care se știe că urmărește densitatea electronilor acolo.

„Acest lucru este cu adevărat interesant, deoarece suntem capabili să probăm în mod regulat densitatea pe o întindere foarte lungă de spațiu, care este cea mai lungă întindere de spațiu pe care am avut-o până acum”, a spus Oker. „Aceasta ne oferă cea mai completă hartă a densității și a mediului interstelar, așa cum este văzută de Voyager.”

Pe baza semnalului, densitatea electronilor din jurul Voyager 1 a început să crească în 2013 și a atins nivelurile actuale în jurul mijlocului anului 2015, cu o creștere de 40 de ori a densității. Nava spațială pare să se afle într-un interval de densitate similar, cu unele fluctuații, cu setul de date complet pe care l-au analizat, care s-a încheiat la începutul anului 2020.

Ocker și colegii ei încearcă în prezent să dezvolte un model fizic al modului în care se produce emisia de unde de plasmă, care va fi o cheie pentru explicarea acesteia. Între timp, subsistemul cu unde de plasmă al Voyager 1 continuă să trimită date din ce în ce mai departe de casă, deoarece fiecare nouă descoperire are puterea de a ne reimagina casa din univers.

Pentru mai multe informații despre această cercetare, citiți În golul spațiului. La 14 miliarde de mile depărtare, Voyager 1 descoperă „îngrijorările” undelor plasmatice.

Referința: „Valuri continue de plasmă în spațiul interstelar detectat de Voyager 1” Scris de Stella Koch-Acker, James M Cordes, Shami Chatterjee, Donald A. Gernet, William S. Astronomia naturală.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01363-7