211service.com
Vijf dingen die we hebben geleerd sinds Voyager 2 het zonnestelsel heeft verlaten
de heliopauze NASA/Goddard Space Flight Center/CI Lab
Een jaar geleden werd de Voyager 2-sonde van NASA slechts het tweede door mensen gemaakte object in de geschiedenis dat het zonnestelsel verliet en officieel de interstellaire ruimte betrad. Voyager 2 werd gelanceerd op 20 augustus 1977 – 16 dagen voordat zijn tweelingbroer, Voyager 1, in 2012 het noordelijk halfrond van het zonnestelsel verliet. Voyager 2 werd op een langere reis gestuurd waardoor hij Uranus en Neptunus kon ontmoeten, en tot op de dag van vandaag is het het enige ruimtevaartuig dat deze planeten van dichtbij heeft bezocht. Vervolgens ging het op weg naar het zuidelijk halfrond van de heliosfeer (het buitenste deel van het zonnestelsel, ook wel de bel genoemd), recht naar de interstellaire ruimte.
Op 5 november 2018 verliet Voyager 2 officieel het zonnestelsel toen het de heliopauze overschreed, de grens die het einde van de heliosfeer en het begin van de interstellaire ruimte markeert. Dit gebeurde op 119 astronomische eenheden van de zon (één AU is 93 miljoen mijl of 149,6 miljoen kilometer, ongeveer de afstand tussen de zon en de aarde).
Het ruimtevaartuig was in staat om de samenstelling van zonnewinden, de samenstelling en het gedrag van plasmadeeltjes, de interactie van kosmische straling, de structuur en richting van magnetische velden en andere eigenschappen die de randen van het zonnestelsel bepalen, te analyseren. Vandaag hebben wetenschappers een hele reeks artikelen gepubliceerd in Nature Astronomy waarin de resultaten worden beschreven van wat Voyager 2 op zijn weg uit het zonnestelsel heeft waargenomen. Dit zijn de vijf grootste afhaalrestaurants.
1. De luchtbel lekt - in beide richtingen.
Het vertrek van Voyager 2 uit de bubbel was niet zonder verrassingen. Volgens de gegevens was de zeepbel erg lek, zegt Stamatios Krimigis van de Johns Hopkins University, de hoofdauteur van een van de nieuwe kranten . Materiaal van de zonnebel werd ontdekt in de interstellaire ruimte.
Voyager 1 had ook daadwerkelijk tekenen van een lekkende bel gevonden. In dat geval werd echter interstellair materiaal gevonden dat in de bubbel stroomde - het tegenovergestelde van wat Voyager 2 ontdekte, zegt Edward Stone van Caltech, de hoofdauteur van een ander papier . De nieuwe bevindingen bevestigen dat de lekkage van de heliopauze, gespot in twee zeer verschillende delen van de heliosfeer, geen zeldzaam kenmerk van de bel is, hoewel er nog steeds geen echte verklaring is voor de oorzaak ervan.
2. De begrenzing van de bel is uniformer dan we dachten.
Vóór de Voyager-missies voorspelden wetenschappers dat de zonnebel een beetje oploste in de interstellaire ruimte naarmate je verder en verder van de zon afdwaalde. Voyager 2 lijkt te bevestigen dat daar in feite een zeer scherpe grens is, zegt Donald Gurnett van de Universiteit van Iowa, de hoofdauteur van dit papier . Het plasmagolfinstrument van de Voyager 2 meet uiteindelijk plasmadichtheden die vrijwel gelijk zijn aan wat de Voyager 1 heeft gedetecteerd. Omdat zonneplasma zo heet is (ongeveer 1 miljoen °C) en interstellair plasma ongelooflijk koud is (slechts 10.000 °C), stijgt de dichtheid van plasma met een factor tussen de 20 en 50 als je de grens oversteekt. Dat is een kenmerk van vloeistoffen, die vaak zeer scherpe grenzen vormen, zegt Gurnett.
Krimigis was vooral verrast dat beide Voyagers de heliopauze overstaken op dezelfde relatieve afstanden (respectievelijk 121 AU en 119 AU). Eerdere modellen voorspelden zwaar dat verhoogde zonneactiviteit tijdens de oversteek van de Voyager 1 in 2012 de grens van de bubbel verder naar buiten zou hebben geduwd. Een periode van lage zonneactiviteit zou de heliopauze een beetje terug moeten trekken tijdens de oversteek van de Voyager 2 vorig jaar. Het feit dat beide ruimtevaartuigen het zonnestelsel op vrijwel dezelfde afstand verlieten, op twee heel verschillende locaties, is momenteel een bron van verwarring.
3. De samenstelling van de heliopauze zelf kan per locatie verschillen.
Voyager 2 deed ook enkele waarnemingen die niet overeenkomen met een scherpe grens - althans niet wat we zouden verwachten. De grootste hiervan zijn de magnetische veldmetingen binnen en buiten de bel. Astronomen verwachtten dat de richting van het magnetische veld tussen de twee sterk zou verschillen. Maar toen Voyager 2 dit dunne oppervlak passeerde, was er in wezen geen verandering in de richting van het veld - iets wat Voyager 1 ook zag, zegt Leonard Burlaga van NASA's Goddard Space Flight Center, hoofdauteur van dit papier . Tegelijkertijd suggereren de magnetische veldwaarnemingen op Voyager 2 dat het een dunnere en eenvoudigere heliopauze heeft gevonden, gevuld met minder energetische deeltjes, dan waar de Voyager 1 doorheen ging. Nogmaals, al deze gegevens bij elkaar roepen meer vragen op dan ze kunnen beantwoorden.
4. De invloed van de zon gaat verder dan het zonnestelsel.
De zon stoot consequent schokgolven van plasma uit die coronale massa-ejecties (CME's) worden genoemd en die de rest van het zonnestelsel helpen vorm te geven. Blijkt dat de impact van de zon verder gaat dan zijn eigen grenzen. De nieuwe Voyager 2-gegevens, zoals de Voyager 1-gegevens ervoor, laten zien hoe CME's zich voorbij de heliopauze voortplanten en de hoeveelheid kosmische straling buiten de bel verminderen. Dit is enigszins vergelijkbaar met wat je in de melkweg zou kunnen ontdekken, zegt Gurnett. Supernova's sturen ook schokgolven de melkweg in, waardoor het interstellaire medium wordt beroerd, zij het op een veel intensere schaal dan CME's. Zelfs de vorming van het zonnestelsel werd volgens de meeste astronomen veroorzaakt door een interstellaire schokgolf van een supernova, zegt hij.
Als we nadenken over het potentieel van kosmische straling om biologische mutaties in het leven op aarde te bevorderen, ondersteunen deze bevindingen het idee dat de zon ook een invloed zou kunnen hebben op de evolutie van levende wezens op buitenaardse werelden, in dit planetaire systeem en elders.
5. Dit was de laatste grote mijlpaal van het Voyager-programma.
Toen de twee Voyagers werden gelanceerd, was het ruimtetijdperk slechts 20 jaar oud, zegt Stone. Het was in die tijd moeilijk om te weten dat iets 40 jaar kon duren.
Toch maken de waarnemingen van de heliopauze echt deel uit van de laatste hoera voor beide ruimtevaartuigen. Elke sonde wordt aangedreven door radio-isotopische thermo-elektrische generatoren die worden verwarmd door plutonium-238. Dat materiaal ondergaat natuurlijk verval. We weten dat we op de een of andere manier, over nog eens vijf jaar of zo, misschien niet genoeg kracht hebben om nog meer wetenschappelijke instrumenten aan te hebben, zegt Stone.
De twee missies zullen blijven leren hoe de heliosfeer van de zon interageert met het interstellaire medium en ons aanwijzingen geven over andere sterrenstelsels. We geloven dat elke ster deze kenmerken heeft, zegt Stone. Wat we leren over deze heliosfeer zal ons helpen meer te weten te komen over de astrosferen van andere sterren.
Hoewel NASA gegevens van beide Voyager-sondes blijft volgen, communiceren en verzamelen, is het omzetten van deze gegevens in bruikbare wetenschappelijke inzichten grotendeels de verantwoordelijkheid van wetenschappers bij verschillende instellingen in de VS. Er zijn momenteel geen plannen voor een opvolger van het Voyager-programma (het enige andere ruimtevaartuig dat op weg is naar dergelijke afstanden, New Horizons, zal bij 90 AU leeg raken), maar het succes van de missies en de vragen die ze oproepen, zullen deze ongetwijfeld inspireren. wetenschappers en ingenieurs om met nieuwe voorstellen te komen om de heliosfeer en daarbuiten te bestuderen.