"Вояджер-2" прислал первые данные из межзвёздного пространства

Выход одного из "Вояджеров" в межзвёздное пространство в представлении художника.

Иллюстрация NASA.

Эдвард Стоун, бывший директор Лаборатории реактивного движения НАСА, перед моделью аппарата "Вояджер".

Фото NASA/JPL.

В 2018 году "Вояджер-2" стал вторым в истории аппаратом, который покинул гелиосферу. Находясь на расстоянии около 18 миллиардов километров от Земли – далеко за пределами орбиты Плутона – зонд вышел в межзвёздное пространство.

И теперь специалисты обработали первые данные, присланные аппаратом из межзвёздного пространства.

В журнале Nature Astronomy опубликовано сразу пять научных статей, в каждой из которых описываются результаты работы действующих научных приборов – датчика магнитного поля, двух инструментов для обнаружения частиц в различных энергетических диапазонах и два прибора для исследования плазмы.

Новые данные вкупе с полученными с "Вояджера-1" помогут больше узнать о космической "береговой линии" – границе, где заканчивается среда, созданная нашей звездой, и начинается обширный океан межзвёздного пространства.

Открытия связаны с гелиосферой – областью пространства, из которой солнечный ветер (способный развивать скорость до трёх миллионов километров в час) вытесняет межзвёздную плазму. Эту область часто сравнивают со своеобразным пузырём в межзвёздном пространстве.

Стоит пояснить, что и гелиосфера, и межзвёздное пространство заполнены плазмой, ионизированным газом. Считалось, что плазма внутри гелиосферы является более горячей и разреженной, а плазма в межзвёздном пространстве сразу за гелиосферой более холодная и плотная. В межзвёздном пространстве также присутствуют космические лучи, или высокоэнергичные частицы. (К слову, ранее "Вояджер-1" обнаружил, что гелиосфера защищает Землю и другие планеты более чем от 70% этого излучения.)

Когда "Вояджер-2" вышел из гелиосферы в прошлом году, учёные объявили, что два его детектора высокоэнергетических частиц зафиксировали важные изменения. Скорость "гелиосферных" частиц резко упала, а скорость космических лучей (которые отличаются от них по своим характеристикам) резко увеличилась и осталась высокой. Эти изменения подтвердили, что зонд вошёл в новую область космоса.

До того как "Вояджер-1" достиг этой границы в 2012 году, учёные точно не знали, как далеко от Солнца она располагается. Теперь же у них появился шанс выяснить, на каком расстоянии от нашей звезды гелиосфера закончилась для "Вояджера-2", а также сравнить этот показатель с данными, полученными от "Вояджера-1".

Дело в том, что два зонда-близнеца выходили из гелиосферы в разных местах и в разное время в течение одиннадцатилетнего цикла солнечной активности. Между тем именно активность Солнца определяет параметры гелиосферы (то есть её нельзя считать просто сферой).

Соответственно, исследователи ожидали, что край гелиосферы, называемый гелиопаузой (теоретическая граница, где происходит окончательное торможение солнечного ветра), может сдвигаться по мере изменения активности Солнца. Тот факт, что два зонда столкнулись с гелиопаузой на разных расстояниях от Солнца, подтверждает эти умозаключения теоретиков.

Новые данные подтверждают, что "Вояджер-2" ещё не достиг невозмущённого межзвёздного пространства: как и его двойник, зонд, по-видимому, находится в переходной области, непосредственно за гелиосферой.

"Исследования миссии "Вояджер" показывают нам, как наше Солнце взаимодействует с веществом, которое заполняет большую часть пространства между звёздами в галактике Млечный Путь, – рассказывает один из исследователей проекта, профессор физики в Калифорнийском технологическом институте Эдвард Стоун (Edward Stone). – Без этих новых данных с "Вояджера-2" мы бы не узнали, было ли то, что мы видели в случае "Вояджера-1", характерным для всей гелиосферы, или же специфическим только для того места и времени, в котором аппарат её пересёк".

Эдвард Стоун, бывший директор Лаборатории реактивного движения НАСА, перед моделью аппарата "Вояджер".

Два "Вояджера" подтвердили предположение специалистов о том, что плазма в межзвёздном пространстве сразу за гелиосферой значительно плотнее, чем плазма внутри гелиосферы. "Вояджер-2" также измерил температуру плазмы в ближайшем межзвёздном пространстве и подтвердил, что она ниже, чем температура плазмы внутри гелиосферы.

В 2012 году "Вояджер-1" зафиксировал чуть более высокую, чем ожидалось, плотность плазмы непосредственно за пределами гелиосферы, что указывало на то, что плазма в этой области сжимается. Инструменты "Вояджера-2", в свою очередь, зафиксировали 20-кратный скачок плотности плазмы.

Также "Вояджер-2" зафиксировал небольшое увеличение плотности плазмы непосредственно перед тем, как вышел из гелиосферы. Это указывает на то, что плазма сжата близ внутреннего края "пузыря".

Важно отметить, что два аппарата пересекли гелиопаузу примерно на одинаковых расстояниях от Солнца: 121,6 а.е. и 119 а.е. (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца). То, что плотность плазмы изменилась в обоих случаях, даже несмотря на то, что "Вояджеры" находятся на расстоянии более 150 астрономических единиц друг от друга, говорит о том, что гелиопауза, вероятно, не сильно отличается как минимум в двух точках пространства, считают учёные. Однако они ещё не до конца понимают, чем именно обусловлена такая симметрия.

Специалисты сделали ещё один любопытный вывод. Если гелиосфера похожа на корабль, плывущий по межзвёздному пространству, то похоже, его корпус несколько протекает. Один из инструментов аппарата показал, показал, что небольшое количество частиц просачивается через границу гелиосферы.

В своё время "Вояджер-1" вышел близко к "носовой части" гелиосферы (относительно её движения в пространстве). Между тем "Вояджер-2" оказался "на фланге", и эта область, судя по новым данным, более проницаемая, чем та, где находится "Вояджер-1", поясняют специалисты.

Ещё одно важное наблюдение "Вояджера-1", которое теперь подтвердил его близнец, связано с магнитным полем. Согласно новым данным, магнитное поле в области непосредственно за гелиопаузой имеет то же направление, что магнитное поле внутри гелиосферы. Ранее, имея данные лишь с одного аппарата, учёные не могли точно сказать, было ли это "выравнивание" характерным для всей внешней области, или же это просто совпадение. Сведения, собранные магнитометром "Вояджера-2", исключили версию о стечении обстоятельств.

Научные статьи с более подробным описанием новых данных опубликованы в журнале Nature Astronomy: первая, вторая, третья, четвёртая и пятая.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, как астрономы объяснили странные данные, полученные "Вояджером-1", и о том, как инженеры НАСА запустили главные двигатели этого аппарата впервые за 37 лет.

Писали мы и о том, какие меры намерены предпринять специалисты, чтобы продлить миссию "Вояджер-2" ещё на шесть лет.