Космическите апарати „Вояджър“ засичат увеличаване на плътността извън Слънчевата система

Космическата сонда „Вояджър-2“ е измерила увеличение на плътността на космическото пространство след пресичането на хелиопаузата, тоест границата на нашата Слънчева система. Това потвърждава по-ранните данни от сондата „Вояджър-1“, което кара астрофизиците да смятат, че увеличаването на плътността може би е особеност на локалната междузвездна среда. Изследването е публикувано в изданието The Astrophysical Journal Letters.

През ноември 2018 година след епично 41-годишно пътешествие „Вояджър-2“ най-накрая пресече условната граница, определяща влиянието на Слънцето и навлезе в междузвездното пространство. Но мисията на малката сонда още не е завършила и сега тя изпраща на Земята информация за космоса извън пределите на Слънчевата система. И учените са открили нещо удивително. Колкото повече се отдалечава от Слънцето, толкова плътността на пространството се увеличава.

Новите данни от „Вояджър-2“ показват, че не само се потвърждава откритието, направено от „Вояджър-1“, но и че увеличаването на плътността може би е особеност на локалната междузвездна среда.

Краят на Слънчевата система може да се дефинира с няколко различни граници, но границата, която са пресекли сондите „Вояджър“ е известна като хелиопауза и се определя от слънчевия вятър. Това е постоянен свръхзвуков вятър с йонизирана плазма, който изтича от Слънцето във всички посоки, а хелиопаузата е точката, в която външното налягане на този вятър вече не е достатъчно голямо, за да се противостои на вятъра в междузвездното пространство.

Пространството вътре в хелиопаузата представлява хелиосферата, а извън нейните граници междузвездното пространство.Но хелиосферата няма кръгла форма. Тя повече прилича на овал със Слънчевата система в единия край и струяща опашка отзад. „Носът“ е насочен в посока орбитата на Слънчевата система в Млечния път.

Двата „Вояджър“-а са пресекли хелиопаузата на носа, но с разлика от 67 градуса по хелиографска ширина и 43 градуса по дължина.

Космическото пространство обикновено се смята за вакуум, но това не е съвсем така. Плътността на материята там е изключително малка, но все пак съществува. В Слънчевата система слънчевият вятър има средна плътност от протони и електрони от 3 до 10 частици на кубически сантиметър, но тя става все по-малка с отдалечаването си от Слънцето.

Пресмятанията показват, че средната концентрация на електрони в междузвездна среда в Млечния път между звездите е около 0,037 частици на кубически сантиметър. А плътността на плазмата във външната хелиосфера е около 0,002 електрона на кубически сантиметър.

Когато сондите „Вояджър“ са излезли извън пределите на хелиопаузата, техните прибори за изучаване на плазмените вълни са регистрирали електронната плътност посредством плазмените колебания.

„Вояджър-1“ е пресякъл хелиопаузата на 25 август 2012 година на разстояние 121,6 астрономични единици (а.е.) от Земята (това е разстояние 121,6 пъти по-голямо от разстоянието между Слънцето и Земята или приблизително 18,1 милиарда километра).

Когато за пръв път сондата „Вояджър- 1“ е измерила плазмените колебания след пресичането на хелиопаузата на 23 октомври 2013 година на разстояние 122,6 астрономични единици ( 18,3 милиарда километра), е регистрирала плътност от 0,055 електрона на кубически сантиметър.

„Вояджър-2“ , след като прелетя покрай Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, на 5 ноември 2018 година също пресече хелиопаузата на разстояние от 119 а.е. (17,8*10⁹ км.). Той е направил своите измервания на плазмените колебания на 30 януари 2019 година на разстояние 119,7 а.е. (17,9*10⁹ км.), откривайки че там плътността е 0,039 електрона на кубически сантиметър, което е много близко до значението измерено от „Вояджър- 1“.

След прелитането на още 20 а.е (2,9*10⁹ км.) прибора на „Вояджър- 1“ е отчел увеличение на плътността, която е нараснала до 0,13 електрона на кубически сантиметър. От своя страна „Вояджър- 2“ през юни 2019 година е изпратил данни от разстояние 124,2 а.е. (18,5*10⁹ км.) за увеличение на плътността до 0,12 електрона на кубически сантиметър.

Въпреки че може би тези изключително малки показания за плътността на плазмата да ни се струват твърде незначителни, те предизвикват голям интерес сред астрофизиците, тъй като не е много ясно какво предизвиква тези явления.

Една от теориите се състои в това, че силовите линии на междузвездното магнитно поле стават по-силни, когато препокриват хелиопаузата. Това може да предизвиква електромагнитна йонна циклотронна неустойчивост, която изтощава плазмата в областта на препокриване. „Вояджър- 2“ действително е измерил по-силно магнитно поле, отколкото се очаквало след пресичането на хелиопаузата.

Друга теория се състои в това, че веществото, което се носи от междузвездния вятър, би трябвало да се забавя с приближаването на хелиопаузата, предизвиквайки нещо подобно на “тапа”. Има предположения, че това е същото явление, което е било открито от сондата New Horizons през 2018 година, когато тя е уловила слабо ултравиолетово лъчение, предизвикано от натрупването на неутрален водород около хелиопаузата.

Възможно е и двете предположения да се верни. Бъдещите данни от сондите се очакват с голям интерес, за да може тази космическа загадка да бъде разгадана.