Открытия, которые изменят наши представления о космосе: что «Вояджеры» обнаружили за пределами Солнечной системы
Космическое пространство таит множество загадок, а «Вояджеры» помогают нам найти на них ответы.
В ноябре 2018 года, после 41-летнего путешествия, «Вояджер-2» пересек границу, где прекратилось влияние Солнца, и вышел в межзвездное пространство. Но миссия маленького марсохода еще не завершена. Он продолжает делать удивительные открытия.
В 2020 году «Вояджер-2» сделал потрясающее открытие. При помощи аппарата ученым удалось выяснить, что плотность пространства увеличивается по мере удаления от солнца. Аналогичный индикатор был отправлен на Землю «Вояджером-1», который вышел в межзвездное пространство в 2012 году. Данные показали, что повышенная плотность может быть особенностью межзвездной среды. Солнечная система имеет несколько границ, одна из которых называется гелиопаузой и определяется солнечным ветром или его значительным ослаблением. Пространство внутри гелиопаузы — гелиосфера, а пространство снаружи — межзвездная среда.
Но гелиосфера не круглая. Она выглядит как овал с Солнечной системой на переднем плане и чем-то вроде хвоста, простирающегося позади него. Оба «Вояджера» прошли гелиопаузу по переднему краю, но с разницей в 67 градусов по солнечной широте и 43 градуса по солнечной долготе. Межзвездное пространство обычно считают вакуумом, но это не совсем так. Плотность материи очень мала, но она все же существует. В Солнечной системе солнечный ветер имеет среднюю плотность от 3 до 10 протонов и электронов на кубический сантиметр, которая уменьшается по мере удаления от Солнца. Расчеты показывают, что средняя концентрация электронов в межзвездном пространстве Млечного Пути составляет около 0,037 частиц на кубический сантиметр.
Загадка «Вояджера»
Также плотность плазмы во внешней гелиосфере достигает примерно 0,002 электрона на кубический сантиметр. Когда космический корабль «Вояджер» проходил через гелиопаузу, его приборы регистрировали плотность электронов плазмы посредством плазменных колебаний. «Вояджер-1» прошел гелиопаузу 25 августа 2012 года на расстоянии 121,6 а.е. от Земли (это в 121,6 раза больше расстояния от Земли до Солнца, или около 18,1 млрд км).
Когда аппарат впервые измерил колебания плазмы после прохождения гелиопаузы 23 октября 2013 года на расстоянии 122,6 а.е. (18,3 миллиарда км), он обнаружил плотность плазмы в районе 0,055 электрона на кубический сантиметр. А после того, как пролетел 20 астрономических единиц (2,9 миллиарда километров), «Вояджер-1» сообщил, что плотность межзвездного пространства увеличилась до 0,13 электрона на кубический сантиметр. «Вояджер-2» прошел гелиопаузу 5 ноября 2018 г. на расстоянии 119 а.е. (17,8 млрд км) и 30 января 2019 г. измерил вариации плазмы на расстоянии 119,7 а. на кубический сантиметр.
В июне 2019 года прибор «Вояджер-2» показал резкое увеличение плотности примерно до 0,12 электрона на кубический сантиметр на расстоянии 124,2 а.е. (18,5 миллиарда километров). Что вызвало увеличение плотности пространства? Одна из теорий состоит в том, что линии межзвездного магнитного поля становятся тем сильнее, чем дальше они находятся от гелиопаузы. Это может вызвать циклотронную нестабильность электромагнитных ионов. «Вояджер-2» действительно обнаружил усиление магнитного поля после прохождения гелиопаузы.
Другая теория гласит, что материал, сдуваемый межзвездным ветром, должен замедляться вокруг гелиопаузы и образовывать своеобразную пробку. Об этом свидетельствует слабое ультрафиолетовое свечение, обнаруженное зондом New Horizons в 2018 году. Но точные причины такого поведения плотности плазмы остаются неизвестными.