Πιστωτική εικόνα: NASA
Το διαστημικό σκάφος Voyager 1 της NASA έχει φθάσει σχεδόν στα εξωτερικά όρια του ηλιακού συστήματος σε μια περιοχή του διαστήματος, που ονομάζεται ηλίθιος, όπου ο ηλιακός άνεμος φυσά ενάντια στο διαστρικό αέριο. Είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες έχουν συγκεντρώσει δεδομένα σχετικά με αυτές τις απομακρυσμένες περιοχές του ηλιακού συστήματος. Ξεκίνησε στις 5 Σεπτεμβρίου 1977, το Voyager 1 απέχει τώρα 13 δισεκατομμύρια χλμ. Από τον Ήλιο.
Το διαστημικό σκάφος Voyager 1 της NASA πρόκειται να κάνει ιστορία ξανά ως το πρώτο διαστημικό σκάφος που εισήλθε στα τελικά σύνορα του ηλιακού συστήματος, μια απέραντη έκταση όπου ο άνεμος από τον Ήλιο φυσάει ζεστό ενάντια στο λεπτό αέριο μεταξύ των αστεριών: διαστρικός χώρος. Ωστόσο, προτού φτάσει σε αυτήν την περιοχή, το Voyager 1 πρέπει να περάσει από το σοκ τερματισμού, μια βίαιη ζώνη που είναι η πηγή ακτίνων σωματιδίων υψηλής ενέργειας.
Το ταξίδι του Voyager μέσω αυτής της ταραχώδους ζώνης θα δώσει στους επιστήμονες τις πρώτες άμεσες μετρήσεις τους για το ανεξερεύνητο τελικό σύνορο του ηλιακού μας συστήματος, που ονομάζεται heliosheath, και οι επιστήμονες συζητούν εάν αυτό το πέρασμα έχει ήδη ξεκινήσει. Δύο δημοσιεύσεις σχετικά με αυτήν την έρευνα δημοσιεύονται στο Nature στις 5 Νοεμβρίου 2003. Η πρώτη εργασία, του Δρ. Σταμάτιος Μ. Κριμίγης από το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, Laurel, Md., Και της ομάδας του, παρέχει στοιχεία που υποστηρίζουν τον ισχυρισμό ότι ο Voyager 1 πέρασε πέρα από το σοκ τερματισμού. Το δεύτερο έγγραφο, του Dr. Frank B. McDonald του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ, του College Park, και της ομάδας του, παρέχει αποδεικτικά στοιχεία κατά αυτού του ισχυρισμού. Μια τρίτη εφημερίδα, που δημοσιεύθηκε στις 30 Οκτωβρίου 2003 στο Geophysical Research Letters από τον Dr. Leonard F. Burlaga του Goddard Space Flight Center της NASA, Greenbelt, Md. Και συνεργάτες, αποδεικνύει ότι ο Voyager 1 δεν πέρασε πέρα από το σοκ του τερματισμού. (Ανατρέξτε στην Εικόνα 2α για μια απεικόνιση του σοκ τερματισμού και του ηλίου.
«Οι παρατηρήσεις του Voyager 1 δείχνουν ότι έχουμε εισέλθει σε ένα νέο μέρος του ηλιακού συστήματος. Ανεξάρτητα από το αν ξεπεράσαμε το σοκ τερματισμού ή όχι, οι ομάδες είναι ενθουσιασμένες γιατί αυτό δεν έχει ξαναδεί ποτέ - οι παρατηρήσεις είναι διαφορετικές εδώ από ότι στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα ", δήλωσε ο Δρ Eric Christian, επιστημονικός επιστημονικός επιστήμονας για την έρευνα του Sun Earth Connection. πρόγραμμα στα κεντρικά γραφεία της NASA, Ουάσιγκτον, DC.
«Το Voyager 1 έχει δει εντυπωσιακά σημάδια της περιοχής βαθιά στο διάστημα όπου σχηματίζεται ένα τεράστιο κύμα σοκ καθώς ο άνεμος από τον Ήλιο επιβραδύνεται απότομα και πιέζει προς τα έξω ενάντια στον διαστρικό άνεμο. Οι παρατηρήσεις μας εξέπληξαν και μπερδεύτηκαν, οπότε υπάρχουν πολλά να ανακαλυφθούν καθώς ο Voyager αρχίζει να εξερευνά αυτήν τη νέα περιοχή στο εξωτερικό άκρο του ηλιακού συστήματος », δήλωσε ο Δρ Edward Stone, Επιστήμονας του έργου Voyager, Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, Pasadena, Calif.
Σε απόσταση άνω των οκτώ δισεκατομμυρίων μιλίων (13 δισεκατομμύρια χλμ) από τον Ήλιο, το Voyager 1 είναι το πιο μακρινό αντικείμενο που χτίστηκε από την ανθρωπότητα. Ξεκίνησε στις 5 Σεπτεμβρίου 1977, εξερεύνησε τους γιγαντιαίους πλανήτες Δία και Κρόνο πριν πετάξει προς το βαθύ διάστημα από τη βαρύτητα του Κρόνου. Τώρα πλησιάζει, και μπορεί να έχει εισέλθει προσωρινά, στην περιοχή πέρα από το σοκ τερματισμού.
Το σοκ τερματισμού είναι εκεί όπου ο ηλιακός άνεμος, ένα λεπτό ρεύμα ηλεκτρικά φορτισμένου αερίου που φυσά συνεχώς από τον Ήλιο, επιβραδύνεται από την πίεση του αερίου μεταξύ των άστρων. Στο σοκ τερματισμού, ο ηλιακός άνεμος επιβραδύνεται από τη μέση ταχύτητα 300 - 700 km ανά δευτερόλεπτο (700.000 - 1.500.000 mph). (Ανατρέξτε στην Ταινία 4 για να δείτε πώς αυτό θερμαίνει τον ηλιακό άνεμο στο ηλιόθετο).
Η ακριβής θέση του σοκ τερματισμού είναι άγνωστη και αρχικά θεωρήθηκε ότι είναι πιο κοντά στον Ήλιο από ό, τι είναι σήμερα το Voyager 1. Καθώς ο Voyager 1 ταξιδεύει πιο μακριά από τον Ήλιο, επιβεβαίωσε ότι όλοι οι πλανήτες βρίσκονταν μέσα σε μια τεράστια φυσαλίδα που φυσούσε ο ηλιακός άνεμος και ότι το σοκ τερματισμού ήταν πολύ πιο μακρινό (Animation 1).
Η εκτίμηση της θέσης του κλονισμού τερματισμού είναι δύσκολη επειδή δεν γνωρίζουμε τις ακριβείς συνθήκες στον διαστρικό χώρο και ακόμη και αυτό που γνωρίζουμε, η ταχύτητα και η πίεση του ηλιακού ανέμου, αλλαγές που προκαλούν την επέκταση του σοκ τερματισμού, συστέλλονται και κυματισμός. Μπορείτε να δείτε ένα παρόμοιο αποτέλεσμα κάθε φορά που πλένετε τα πιάτα (Ταινία 3). Εάν τοποθετήσετε μια πλάκα κάτω από ένα ρεύμα νερού, θα παρατηρήσετε ότι το νερό απλώνεται πάνω από την πλάκα σε σχετικά ομαλή ροή. Η ροή του νερού έχει μια τραχιά άκρη όπου το νερό επιβραδύνεται απότομα και συσσωρεύεται. Το άκρο είναι σαν το σοκ τερματισμού, και καθώς αλλάζει η ροή του νερού, το σχήμα και το μέγεθος του τραχιού άκρου αλλάζουν.
Από περίπου την 1η Αυγούστου 2002 έως τις 5 Φεβρουαρίου 2003, οι επιστήμονες παρατήρησαν ασυνήθιστες μετρήσεις από τα δύο ενεργητικά όργανα σωματιδίων στο Voyager 1, υποδεικνύοντας ότι είχε εισέλθει σε μια περιοχή του ηλιακού συστήματος, σε αντίθεση με οποιαδήποτε προηγούμενη. Αυτό οδήγησε ορισμένους να ισχυριστούν ότι το Voyager μπορεί να έχει εισαγάγει ένα παροδικό χαρακτηριστικό του σοκ τερματισμού. Ακριβώς όπως εμφανίζονται μικρά χτυπήματα και «δάχτυλα» και εξαφανίζονται στην τραχιά άκρη της ροής του νερού πάνω από μια πλάκα, το Voyager μπορεί να είχε εισέλθει σε ένα προσωρινό «δάχτυλο» στην άκρη του σοκ τερματισμού.
Η διαμάχη θα επιλυόταν εύκολα αν ο Voyager μπορούσε ακόμη να μετρήσει την ταχύτητα του ηλιακού ανέμου, επειδή ο ηλιακός άνεμος επιβραδύνεται απότομα στο σοκ τερματισμού. Ωστόσο, το όργανο που μετρά την ταχύτητα του ηλιακού ανέμου δεν λειτουργεί πλέον στο αξιοσέβαστο διαστημικό σκάφος, οπότε οι επιστήμονες πρέπει να χρησιμοποιούν δεδομένα από τα όργανα που εξακολουθούν να εργάζονται για να συμπεράνουν αν ο Voyager διάτρησε το σοκ τερματισμού.
Στοιχεία για τη διέλευση του σοκ περιλαμβάνει την παρατήρηση του Voyager ότι τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια υψηλής ταχύτητας (ηλεκτρόνια και ιόντα) αυξήθηκαν περισσότερο από 100 φορές κατά την περίοδο 1ης Αυγούστου 2002 έως 5 Φεβρουαρίου 2003. Αυτό θα ήταν αναμενόμενο αν ο Voyager πέρασε το σοκ τερματισμού, επειδή το σοκ επιταχύνει φυσικά ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια που αναπηδούν μπρος-πίσω σαν μπάλες πινγκ πονγκ μεταξύ των γρήγορων και αργών ανέμων στις αντίθετες πλευρές του σοκ.
Δεύτερον, τα σωματίδια ρέουν προς τα έξω, πέρα από το Voyager και μακριά από τον Ήλιο. Αυτό θα ήταν αναμενόμενο εάν ο Voyager είχε ήδη περάσει πέρα από το σοκ τερματισμού, επειδή η περιοχή επιτάχυνσης στο σοκ τερματισμού θα ήταν τώρα πίσω από το διαστημικό σκάφος. Τρίτον, μια έμμεση μέτρηση της ταχύτητας του ηλιακού ανέμου έδειξε ότι ο ηλιακός άνεμος ήταν αργός κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, όπως θα αναμενόταν αν ο Voyager ήταν πέρα από το σοκ.
«Έχουμε χρησιμοποιήσει μια έμμεση τεχνική για να δείξουμε ότι ο ηλιακός άνεμος επιβραδύνθηκε από περίπου 700.000 mph σε πολύ λιγότερο από 100.000 mph. Αυτή η ίδια τεχνική χρησιμοποιήθηκε από εμάς στο παρελθόν, όταν το όργανο μέτρησης της ταχύτητας του ηλιακού ανέμου εξακολουθούσε να λειτουργεί, και η συμφωνία μεταξύ των δύο μετρήσεων ήταν καλύτερη από το 20% στις περισσότερες περιπτώσεις », δήλωσε ο Krimigis.
Στοιχεία κατά της εισόδου στο σοκ περιλαμβάνει την παρατήρηση ότι ενώ υπήρξε δραματική αύξηση των σωματιδίων χαμηλής ταχύτητας, δεν παρατηρήθηκαν στις κάπως υψηλότερες ταχύτητες που πιστεύουν οι επιστήμονες ότι προκαλεί το σοκ τερματισμού.
Ωστόσο, η ισχυρότερη ένδειξη κατά της εισόδου είναι η παρατήρηση του Voyager ότι το μαγνητικό πεδίο δεν αυξήθηκε κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Σύμφωνα με θεωρητικά μοντέλα, αυτό πρέπει να συμβεί όποτε επιβραδύνεται ο ηλιακός άνεμος. Φανταστείτε έναν αυτοκινητόδρομο με μέτρια κίνηση. Εάν κάτι κάνει τους οδηγούς να επιβραδύνουν, ας πούμε μια λακκούβα νερού, τα αυτοκίνητα συσσωρεύονται - η πυκνότητά τους αυξάνεται. Με τον ίδιο τρόπο, η πυκνότητα (ένταση) του μαγνητικού πεδίου που μεταφέρεται από τον ηλιακό άνεμο θα αυξηθεί εάν ο ηλιακός άνεμος επιβραδύνεται.
«Η ανάλυση των παρατηρήσεων του μαγνητικού πεδίου Voyager 1 στα τέλη του 2002 δείχνει ότι δεν εισήλθε σε μια νέα περιοχή της μακρινής ηλιόσφαιρας έχοντας περάσει το σοκ τερματισμού. Αντίθετα, τα δεδομένα μαγνητικού πεδίου είχαν τα αναμενόμενα χαρακτηριστικά βάσει πολλών ετών προηγούμενων παρατηρήσεων, αν και η ένταση των ενεργητικών σωματιδίων που παρατηρήθηκε είναι ασυνήθιστα υψηλή », δήλωσε ο Μπουρλάγκα.
Οι ομάδες συμφωνούν ότι το Voyager 1 έχει δει ένα νέο φαινόμενο: μια περίοδο έξι μηνών όταν τα σωματίδια χαμηλής ενέργειας ήταν πολύ άφθονα και απομακρύνθηκαν από τον Ήλιο. Όταν τελείωσε η ασυνήθιστη περίοδος, και οι δύο συμφωνούν ότι ο Voyager 1 επέστρεψε στον ηλιακό άνεμο, οπότε αν αυτό ήταν ένα προσωρινό πέρασμα πέρα από το σοκ τερματισμού, το σοκ θα φανεί ξανά, πιθανώς τα επόμενα δύο χρόνια. Τέλος, οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι το σοκ τερματισμού είναι πολύ πιο περίπλοκο από ό, τι νόμιζε ο καθένας.
Για τις αρχικές αποστολές τους στον Δία και τον Κρόνο, το Voyager 1 και το αδελφό διαστημικό σκάφος Voyager 2 προορίζονταν σε περιοχές του διαστήματος όπου τα ηλιακά πάνελ δεν θα ήταν εφικτά, οπότε το καθένα ήταν εξοπλισμένο με τρεις θερμοηλεκτρικές γεννήτριες ραδιοϊσοτόπων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για τα συστήματα και τα όργανα του διαστημικού σκάφους. Ακόμα λειτουργούν σε απομακρυσμένες, κρύες και σκοτεινές συνθήκες 26 χρόνια αργότερα, οι Voyagers οφείλουν τη μακροζωία τους σε αυτές τις γεννήτριες που παρέχονται από το Τμήμα Ενέργειας, οι οποίες παράγουν ηλεκτρισμό από τη θερμότητα που παράγεται από τη φυσική αποσύνθεση του διοξειδίου του πλουτωνίου.
Τα Voyagers κατασκευάστηκαν από το Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA στο Pasadena της Καλιφόρνια, το οποίο συνεχίζει να λειτουργεί και τα δύο διαστημόπλοια 26 χρόνια μετά την εκτόξευσή τους. Το διαστημικό σκάφος ελέγχεται και τα δεδομένα τους επιστρέφονται μέσω του Deep Space Network (DSN) της NASA, ενός παγκόσμιου συστήματος παρακολούθησης διαστημικών σκαφών που λειτουργεί επίσης από την JPL. Ο διευθυντής έργου Voyager είναι ο Ed Massey της JPL. Ο Voyager Project Scientist είναι ο Δρ Edward Stone του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια.
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
