Сондите Voyager, единствените космически кораби, предали сигнал от междузвездното пространство, показаха на учените още една загадка.
Астрономите на НАСА, използвайки данните от двете сонди, измерват налягането и скоростта на звука на границите на Слънчевата система и стигат до извода, че не знаем нещо важно за тези граници - налягането е значително по-високо, отколкото бе очаквано.
Откритието е описано в научна статия, публикувана в Astrophysical Journal от учени от три американски изследователски центъра.
Космическото пространство не е абсолютно празно. Слънчевата система е изпълнена със слънчев вятър. Това е поток от заредени частици (главно протони и електрони, смесени с ядра на хелий и други елементи), непрекъснато излъчвани от нашата звезда. Естествено, плътността на тази плазма е много по-ниска от тази на въздуха в земната атмосфера. В сравнение със земните условия, космическото пространство е почти празно, но дори и такава разредена среда провежда звук и оказва налягане върху околните обекти.
Voyager 1 и Voyager 2 стартират през 1977 година. Въпреки възрастта си, апаратите все още комуникират със Земята. През 2012 г. Voyager 1 достигна хелиопауза, а през 2018 г. - и Voyager 2. Това е мястото, където слънчевият вятър се сблъсква с междузвездната среда. Намира се на около сто пъти по-далеч от разстоянието между Слънцето от Земята и повече от два пъти по-далеч от Плутон.
Хелиопаузата е границата на хелиосферата, тоест зоната, след която слънчевият вятър се измества от междузвездния газ. Много астрономи идентифицират хелиосферата със Слънчевата система. По този начин Вояджърите са първите и засега единствени апарати, предаващи на Земята научните данни, събрани в междузвездното пространство.
Поради тази причина всеки бит, получен от Вояджърите, е безценен. Новото откритие обаче се получи благодарение на фантастична комбинация от обстоятелства.
Кредит: NASA's Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith.
Само няколко месеца след като Voyager 1 напусна Слънчевата система, той бе догонен от прощалния поздрав на Слънцето под формата на глобална обединена област на взаимодействие (global merged interaction region или GMIR). Какво представлява това?
Слънчевият вятър се движи с различна скорост. В района на Земята има така наречения бавен слънчев вятър със скорост около 400 километра в секунда. Има и бърз слънчев вятър, който се движи през космоса два пъти по-бързо. Появяват се и плазмени облаци, които от време на време се изхвърлят от нашата звезда, които могат да се движат още по-бързо.
Когато бърз поток на слънчевия вятър настигне по-бавен, те се сблъскват. На границата между тях се образува област на сгъстена плазма с повишена концентрация и сила на магнитното поле. Това е областта на взаимодействие.
Когато няколко такива сблъсъка се появят един след друг, областите им за взаимодействие се сливат и се образува обединена област на взаимодействие, а най-големите от тях се наричат глобални.
Именно такава зона на бурна плазма първо застига Voyager 2, а четири месеца по-късно - и Voyager 1, който е по-далеч от Слънцето. В същото време Voyager 1, както вече бе споменато, успя да напусне хелиосферата. Но Voyager 2 се намира в граничния й слой, така наречения вътрешен хелиошис (heliosheath). Това е областта, в която слънчевият вятър има скорост под скоростта на звука (за разлика от останалата част от Слънчевата система, където е свръхзвукова).
"Това събитие е наистина уникален момент, защото сме го видяхме веднага след като Voyager 1 влезе в междузвездното пространство, обяснява водещият автор на проучването, Джейми Ранкин (Jamie Rankin) от Университета в Принстън.
Когато една такава вълна достигна хелиошиса през 2012 г., тя бе забелязана от Voyager 2. Заради тази вълна броят на галактическите космически лъчи временно намаля. Четири месеца по-късно учените забелязаха подобно намаление в наблюденията от Voyager 1, точно при границата на Слънчевата система в междузвездното пространство.
Знаейки разстоянието между сондите и скоростта на тяхното движение, астрономите изчислили скоростта на вълната, която ги настигна. Заедно с данните на други инструменти, това даде възможност да се изчисли налягането и скоростта на звука в хелиошиса, тоест най-външната обвивка на Слънчевата система.
Оказа се, че звукът се разпространява там със скорост 314 ± 32 километра в секунда, тоест почти хиляда пъти по-бързо, отколкото във въздуха. Това се дължи на факта, че заредените частици си въздействат една на друга на голямо разстояние заради своите електрически полета. Следователно такава частица не е нужно да се сблъсква с друга, за да й предаде импулса си.
.
Плазменото налягане в хелиошиса се оказа равно на 267 ± 55 фемтопаскала. Това е трудно да се нарече огромно налягане - атмосферното налягане на Земята е многократно по-голямо. Обаче астрономите не очакваха да открият такова налягане в покрайнините на Слънчевата система.
Има и още една загадка.
Учените забелязаха, че промяната в галактическите космически лъчи не бе идентична и при двата космически кораба. Когато GMIR настигна Voyager 2, разположен в хелиошиса, потокът от космически лъчи намаля от всички посоки, както се очакваше.
Но при Voyager 1, който е вече в междузвездна среда, потокът от космически лъчи намалява само от посоката, перпендикулярна на посоката на локалното магнитно поле.
Тази асиметрия предполага, че нещо се случва, когато вълната предава през границата на Слънчевата система, но учените все още не знаят какво.
Справка: Heliosheath Properties Measured from a Voyager 2 to Voyager 1 Transient
J. S. Rankin et al., Astrophysical Journal
Източник: Pressure Runs High at Edge of Solar System, NASA
