«Вояджер-2» рассказал о свойствах местной межзвездной среды

В ноябре прошлого года «Вояджер-2» стал вторым рукотворным объектом в истории человечества, который оказался в межзвездном пространстве. Теперь несколько групп астрофизиков, работающих с данными зонда, опубликовали результаты их анализа, которые подтвердили это событие и позволили узнать о многих свойствах граничной области гелиосферы. Статьи (1,2,3,4,5) опубликованы в журнале Nature.

Программа «Вояджер» стартовала в конце 1970-х годов, когда к планетам-гигантам Солнечной системы были запущены два зонда, которые в дальнейшем направились к ее окраинам. Несмотря на то, что изначальный срок программы оценивался в пять лет, аппараты работают уже 42 года. Сейчас «Вояджер-2» находится на расстоянии почти 122 астрономических единиц от Земли. «Вояджер-1», расстояние до которого составляет 147,5 астрономических единиц, считается самым удаленным от Земли рукотворным объектом. 

25 августа 2012 года «Вояджер-1», находясь на расстоянии 121,6 астрономических единиц от Земли, пересек гелиопаузу, которая является границей гелиосферы (область пространства, где основной составляющей среды является солнечный ветер и магнитные поля Солнца), и вышел в холодную и относительно плотную местную межзвездную среду (Very Local Interstellar Medium, VLISM). Это было подтверждено изменением фиксируемых значений напряженности магнитного поля окружающей среды, а затем и свойствами плазмы, окружающей аппарат. Стоит отметить, что область гелиопаузы малоизучена и реагирует на любые изменения в потоке солнечного ветра, поэтому для подтверждения момента выхода в межзвездную среду астрономам приходится собирать большое количество данных. Так, например, «Вояджер-1» перед пересечением гелиопаузы побывал в двух межзвездных магнитных «трубках», где наблюдалось увеличение количества частиц космических лучей, которые проникли в гелиосферную мантию.

Сообщение о выходе «Вояджера-2» в межзвездную среду появилось еще в декабре прошлого года, однако только сейчас несколько групп астрономов, работающих с данными, получаемыми еще действующими научными приборами аппарата, такими как детекторы космических лучей CRS (Cosmic Ray Subsystem) и система детектирования низкоэнергетических частиц LECP (Low-Energy Charged Particles), опубликовали ряд статей, посвященных доказательствам этого события. 

Оказалось, что число частиц солнечного происхождения, регистрируемых приборами, стало постепенно уменьшаться, начиная с 7 августа 2018 года, когда «Вояджер-2» находился на расстоянии 118,2 астрономических единиц от Солнца, а количество частиц галактических космических лучей увеличилось на двадцать процентов в течение нескольких следующих недель. Резкий скачок концентрации частиц произошел 5 ноября, когда аппарат был в 119 астрономических единицах от Солнца, наблюдалось уменьшение числа частиц с энергией более 28 килоэлектронвольт и увеличение числа галактических космических лучей с энергией более 213 мегаэлектронвольт. Ширина пограничной области гелиосферы составляет примерно 1,5 астрономических единицы, плазма в ней замедляется, нагревается и в два раза плотнее, чем плазма гелиосферной мантии, сама же граница гелиосферы похожа на сферический фронт и обладает симметрией.

Данные аппарата показывают, что температура (как мера энергии составляющих ее частиц) местной межзвездной плазмы составляет 30–50 тысяч кельвин, тогда как модели предсказывали температуру 15–30 тысяч кельвин, значения напряженности межзвездного магнитного поля также оказались выше, чем ожидалось. «Вояджер-2» не обнаружил наличия межзвездных магнитных «трубок», однако нашел пограничный слой сразу за гелиопаузой, своеобразный магнитный барьер, в котором низкоэнергетические частицы двигались вдоль магнитного поля. Таким образом, если учесть, что оба аппарата вышли из гелиосферы в разных ее частях, данные, получаемые с них, позволяют понять, что гелиосфера и местная межзвездная среда образуют сложную взаимосвязанную непрерывно изменяющуюся систему. Стоит отметить, что «Вояджеры» все еще не покинули Солнечную систему, граница которой находится за пределами внешнего края Облака Оорта, на расстоянии около ста тысяч астрономических единиц от Солнца.

О рекордно длительной миссии «Вояджеров» снимают документальные фильмы, также об истории проекта вы можете прочитать в нашем материале «3760000 тысяч лье над водой».