Bildekreditt: NASA
NASAs Voyager 1-romfartøy har nesten nådd de ytre grensene for solsystemet til et område med rom, kalt heliosheath, der solvinden blåser mot interstellar gass. Dette er første gang forskere noensinne har samlet data om disse fjerne områdene i solsystemet. Voyager 1 ble lansert 5. september 1977 og er nå 13 milliarder km unna solen.
NASAs romfartøy Voyager 1 er i ferd med å gjøre historien igjen som det første romfartøyet som kommer inn i solsystemets endelige grense, et stort vidde der vind fra sola blåser varmt mot tynn gass mellom stjernene: interstellar rom. Før den når dette området, må imidlertid Voyager 1 passere gjennom termineringssjokket, en voldsom sone som er kilden til bjelker av partikler med høy energi.
Voyagers reise gjennom denne turbulente sonen vil gi forskere sine første direkte målinger av solsystemets uutforskede endelige grense, kalt heliosheath, og forskere diskuterer om denne passasjen allerede har begynt. To artikler om denne forskningen blir publisert i Nature 5. november 2003. Den første artikkelen, av Dr. Stamatios M. Krimigis fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md., Og hans team, gir bevis for å støtte kravet at Voyager 1 gikk ut over terminasjonssjokket. Det andre papiret, av Dr. Frank B. McDonald fra University of Maryland, College Park, og teamet hans, vitner mot denne påstanden. En tredje artikkel, publisert 30. oktober 2003 i Geophysical Research Letters av Dr. Leonard F. Burlaga, fra NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., Og samarbeidspartnere, viser bevis for at Voyager 1 ikke gikk ut over opphørsjokket. (Se Bilde 2a for en illustrasjon av termineringssjokk og heliosheath).
“Voyager 1-observasjonene viser at vi har inngått en ny del av solsystemet. Uavhengig av om vi krysset avslutningssjokket eller ikke, er teamene begeistret fordi dette aldri har blitt sett før - observasjonene er annerledes her enn i det indre solsystemet, ”sa Dr. Eric Christian, disiplinforsker for Sun Earth Connection-forskningen -program ved NASA-hovedkvarteret, Washington, DC.
“Voyager 1 har sett slående tegn på regionen dypt i rommet der det dannes en gigantisk sjokkbølge når vinden fra sola brått bremser og presser utover mot den interstellare vinden. Observasjonene overrasket og forundret oss, så det er mye å oppdage når Voyager begynner å utforske denne nye regionen i ytterkanten av solsystemet, ”sier Dr. Edward Stone, Voyager prosjektforsker, California Institute of Technology, Pasadena, Calif.
På mer enn åtte milliarder kilometer fra solen er Voyager 1 det fjerneste objektet som er bygget av menneskeheten. Den ble lansert 5. september 1977 og utforsket de gigantiske planetene Jupiter og Saturn før den ble kastet ut mot det dype rommet av Saturns tyngdekraft. Det nærmer seg, og kan ha kommet midlertidig inn, regionen utenfor sjokk for terminering.
Avslutningssjokket er der solvinden, en tynn strøm av elektrisk ladet gass som kontinuerlig blåses fra solen, bremses av trykk fra gass mellom stjernene. Ved termineringssjokket bremser solvinden brått fra sin gjennomsnittlige hastighet på 300 - 700 km per sekund (700.000 - 1.500.000 mph). (Se film 4 for å se hvordan dette varmer solvinden i heliosheathen).
Den nøyaktige plasseringen av avslutningssjokket er ukjent, og det ble opprinnelig antatt å være nærmere solen enn Voyager 1 for øyeblikket er. Da Voyager 1 seilte stadig lenger fra Solen, bekreftet det at alle planetene var inne i en enorm boble blåst av solvinden, og avslutningssjokket var mye fjernere (Animasjon 1).
Det er vanskelig å estimere plasseringen av termineringssjokket fordi vi ikke vet de nøyaktige forholdene i det interstellare rommet, og selv hva vi vet, hastigheten og trykket til solvinden, endringer som får termineringssjokket til å utvide seg, trekke seg sammen og rippel. Du kan se en lignende effekt hver gang du vasker oppvasken (film 3). Hvis du plasserer en plate under en vannstrøm, merker du at vannet sprer seg utover platen i en relativt jevn flyt. Vannføringen har en grov kant der vannet bremser brått ned og hoper seg opp. Kanten er som avslutningssjokket, og når vannføringen endres, endres formen og størrelsen på den grove kanten.
Fra omtrent 1. august 2002 til 5. februar 2003 la forskerne merke til uvanlige avlesninger fra de to energiske partikkelinstrumentene på Voyager 1, noe som indikerte at det hadde kommet inn i et område i solsystemet i motsetning til noe som er funnet før. Dette førte til at noen hevdet at Voyager kan ha gått inn i et forbigående trekk ved oppsigelsessjokket. Akkurat som små humper og "fingre" vises og forsvinner i den grove kanten av vannstrømmen over en plate, kan Voyager ha kommet inn i en midlertidig "finger" i kanten av avslutningssjokket.
Kontroversen ville lett bli løst hvis Voyager fortsatt kunne måle hastigheten på solvinden, fordi solvinden bremser brått ved termineringssjokket. Instrumentet som måler solvindhastighet fungerer imidlertid ikke lenger på det ærverdige romfartøyet, så forskere må bruke data fra instrumentene som fremdeles jobber for å utlede om Voyager gjennomgikk termineringssjokket.
Bevis for å krysse sjokket inkluderer Voyagers observasjon av at høyhastighets elektrisk ladede partikler (elektron og ioner) økte mer enn 100 ganger i løpet av 1. august 2002 til 5. februar 2003. Dette kan forventes hvis Voyager passerte termineringssjokket, fordi sjokket naturlig akselererer elektrisk ladede partikler som spretter frem og tilbake som ping pong baller mellom den raske og sakte vinden på motsatte sider av støtet.
For det andre strømmet partiklene utover, forbi Voyager og bort fra solen. Dette kan forventes hvis Voyager allerede krysset utover terminasjonssjokket, fordi akselerasjonsregionen i termineringssjokket nå ville være bak romfartøyet. For det tredje indikerte et indirekte mål på solvindhastigheten at solvinden var treg i løpet av denne perioden, som man kunne forvente hvis Voyager var utenfor sjokket.
”Vi har brukt en indirekte teknikk for å vise at solvinden avtok fra omtrent 700 000 mph til mye mindre enn 100 000 mph. Den samme teknikken ble brukt av oss før, da instrumentet som målte solvindhastigheten fortsatt fungerte, og avtalen mellom de to målingene var bedre enn 20% i de fleste tilfeller, ”sa Krimigis.
Bevis for inntreden i sjokket inkluderer observasjonen at selv om det var en dramatisk økning i partikler med lav hastighet, så ble de ikke sett på de noe høyere hastighetene forskere mener avslutningssjokket genererer.
Det sterkeste beviset mot innreise er imidlertid Voyagers observasjon av at magnetfeltet ikke økte i løpet av denne perioden. I følge teoretiske modeller må dette skje når solvinden bremser. Se for deg en motorvei med moderat trafikk. Hvis noe får sjåførene til å bremse, si en søleputt, hoper bilene seg opp - dens tetthet øker. På samme måte vil tettheten (intensiteten) av magnetfeltet som bæres av solvinden øke hvis solvinden bremser.
”Analysen av Voyager 1-magnetfeltobservasjonene på slutten av 2002 indikerer at den ikke kom inn i en ny region i den fjerne heliosfæren ved å ha krysset avslutningssjokket. Snarere hadde magnetfeltdataene de egenskapene som var å forvente basert på mange års tidligere observasjoner, selv om intensiteten av de observerte energiske partiklene er uvanlig høy, sier Burlaga.
Lagene er enige om at Voyager 1 har sett et nytt fenomen: en seks måneders periode da lavenergipartikler var veldig rik og strømmet bort fra solen. Når den uvanlige perioden var slutt, er begge enige om at Voyager 1 var tilbake i solvinden, så hvis dette var en midlertidig passasje utover terminasjonssjokket, vil sjokket bli sett igjen, sannsynligvis de neste par årene. Endelig indikerer observasjonene at avslutningssjokket er mye mer komplisert enn noen trodde.
For sine opprinnelige oppdrag til Jupiter og Saturn, var Voyager 1 og søster romfartøy Voyager 2 bestemt til områder i rommet der solcellepaneler ikke ville være gjennomførbare, så hver var utstyrt med tre radioisotop termoelektriske generatorer for å produsere elektrisk kraft til romfartssystemene og instrumentene. Fremdeles opererer i fjerne, kalde og mørke forhold 26 år senere, skylder Voyagers deres levetid til disse energidepartementene som produserer strøm fra varmen som genereres av det naturlige forfallet av plutoniumdioksid.
Voyagers ble bygget av NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, California, som fortsetter å drifte begge romfartøyene 26 år etter lanseringen. Romfartøyet kontrolleres og dataene deres returneres gjennom NASAs Deep Space Network (DSN), et globalt sporingssystem for romfartøy som også drives av JPL. Voyager prosjektleder er Ed Massey fra JPL. Voyager-prosjektforskeren er Dr. Edward Stone fra California Institute of Technology.
Originalkilde: NASA News Release
