Menneskeheten har nå brukt et helt tiår på å utforske det interstellare rommet.
25. august 2012, NASAs Voyager 1 romfartøyet var 11 milliarder miles (18 milliarder kilometer) fra solen og forskere fastslo at det ærverdige romfartøyet hadde krysset grensen mellom solens påvirkning og det interstellare mediet. Nå, som fortsatt går og sender tilbake data, Voyager 1 og tvillingen Voyager 2 – som ble med den i det interstellare rommet i 2018 – fortsetter å drive banebrytende vitenskap.
Voyager 1 og Voyager 2 ble lansert i 1977 og ble først og fremst designet for å utforske Jupiter og Saturn. Voyager 2 besøkte også Uranus og Neptun, mens Voyager 1 i stedet prioriterte Saturns gigantiske måne Titan, som sendte den på en ny bane til kanten av solsystemet. Det var ikke før etter Voyager 2s forbiflyvning av Neptun i 1989 at Voyagers interstellare oppdrag ble opprettet.
“Ingen hadde noen gang forventet at Voyagers skulle forlate det interstellare mediet,” sa Merav Opher, en astronom ved Boston University som driver et senter kalt SHIELD som gjenoppsøker Voyager-data i et forsøk på å lære mer om heliosfæren, til Space.com. “De hadde en levetid på fem år som ble forlenget med ytterligere fem år, deretter 10 år, men ingen trodde egentlig at de ville forlate solsystemet.”
Det tvillingromfartøyet har oppdaget om heliosfæren – den magnetiske boblen som omgir oss – kan få konsekvenser for vår forståelse av livet på Jord.
I slekt: Feir 45 år med Voyager med disse fantastiske bildene av solsystemet vårt (galleri)
Voyager 1s interstellare øyeblikk
Voyager 1 ble det første menneskeskapte objektet som utforsket det interstellare rommet – rommet mellom stjernene i en galakse – da det var 122 astronomiske enheter (AU) vekk fra solen. (En AU er den gjennomsnittlige avstanden mellom jorden og solen og tilsvarer omtrent 93 millioner miles eller 150 millioner kilometer.)
Forskere vet med sikkerhet at Voyager-probene har krysset fra heliosfæren – der solvinden, en strøm av ladede partikler fra soldominerer — inn i det interstellare rommet på grunn av partikkeltetthet.
“Tettheten var 10 ganger større enn det vi finner i solvinden på disse avstandene,” sa Opher om målinger fra slutten av 2018. Voyager 1 var ute.
Voyager 2s instrumenter oppdaget det samme hoppet i partikkeltetthet når den kom inn i det interstellare rommet den nov. 5, 2018.
Avsløre heliopausen
Sondenes kryssing inn i det interstellare rommet kan ha vært tydelig, men heliopausen – en “skumringssone” mellom den boblelignende heliosfæren og det interstellare rommet – hadde uventede egenskaper. Hvert romfartøy tok et par måneder å krysse gjennom, i løpet av denne tiden sendte de tilbake data om topper og bunner i plasmatetthet.
“Vi forventet at det skulle være et pip, men heliopausen er ikke som en linje eller en dør – den er mye tykkere og mer kompleks enn vi trodde,” sa Opher. “Men det er også en grense som tillater kommunikasjon.” Den fantastiske oppdagelsen av at partikler kommer inn og ut av heliosfæren var fra magnetfeltdata først fra Voyager 1 i 2012, deretter fra Voyager 2 seks år senere.
Et magnetisk mysterium
Voyager 1 og 2s data om magnetiske felt i heliopausen forvirret forskerne. Det burde ha vært en endring der magnetfeltet fra solen møtte det fra verdensrommet, med teoretikere som forventet magnetfeltet fra galakse å være tilbøyelig til solens magnetfelt. Men verken Voyager 1 eller Voyager 2 oppdaget retningsendringer i magnetfeltet.
“Da Voyager krysset var det ingen endring i vinkel. Det magnetiske feltet forble nesten sol-lignende, uten rotasjon,” sa Opher. Det er fortsatt et puslespill, men Opher og hennes samarbeidspartnere har en teori om magnetfeltfluksrør i heliopausen som forbinder solfeltet med interstellart felt. “Det er nesten som det er disse motorveiene for partikler å gå inn og ut av heliosfæren,” sa hun og la til at det sannsynligvis er et område der magnetfeltet kobles sammen igjen.
Heliopausen ser ut til å være den skjeve overflaten av heliosfæren som reagerer på solaktivitet, men hvorfor er fortsatt et åpent spørsmål.
Utover heliopausen
Voyager 1 er nå 40 AU utover heliopausen, noe som gjør det mulig for forskere å oppdage hvordan det interstellare mediet egentlig er. Det viser seg å være mye mer påvirket av heliosfæren enn tidligere antatt. “Det interstellare mediet målt av Voyager-sonderne er ikke stille, det er opphisset og påvirket av solen,” sa Opher. “Det er så annerledes enn vi forventet, og vi forstår fortsatt ikke helt hva som skjer.”
Dataene viser at galaktiske kosmiske stråler oppfører seg forskjellig avhengig av om de er parallelle eller vinkelrette på solens magnetfelt. “Vi trodde vi skulle se galaktiske kosmiske stråler komme fra alle retninger, men det gjør de ikke,” sa Opher.
Dataene kan korreleres med koronale masseutkast (CME) fra solen som forårsaker forstyrrelser i magnetfeltet langt ut i det interstellare mediet. Det har tvunget forskere til å revurdere hvordan kosmiske stråler kan nå jorden.
Hva er det neste for Voyagers
«tause ambassadører” vil til slutt bli stille når de går inn i det forskerne kaller det uberørte interstellare mediet. Ettersom solens innflytelse avtar og det er mindre turbulens, vil probene sannsynligvis plukke opp en materieblanding fra andre stjerner.
Å oppdage påvirkningen av den neste stjernen langs, er imidlertid utenfor romfartøyet. Voyager 1 vil nærme seg en stjerne i stjernebildet Camelopardalis kalt AC+79 3888 på 40 000 år mens Voyager 2 er omtrent samme flytid fra en stjerne kalt Ross 248 i stjernebildet Andromeda.
Med de to romfartøyene nå avslutter deres operative levetid ettersom strømforsyningene deres går tørr, vil det sannsynligvis være siste gang forskerne hører fra dem i beste fall på 2030-tallethar misjonspersonell sagt.
For forskere som studerer heliosfæren, vil neste romfartøy av interesse være New Horizons, romfartøyet som avbildet Pluto i 2015. New Horizons vil gå inn i heliopausen rundt 2030, men strømforsyningen vil ikke vare lenger enn til slutten av 2030-tallet. I mellomtiden vurderer forskere Interstellar sondeet tiår langt oppdrag for å studere heliosfæren for å bygge videre på Voyagers funn.
Voyager og søken etter liv
“Det er ingenting som in-situ data for å avsløre en ny verden, og Voyager var medvirkende til å redefinere hva vi forstår om heliosfæren,” sa Opher, som mener heliosfæren har skjermet livet på jorden fra farlige kosmiske stråler og støv. Hun mener også at solsystemets posisjon i det interstellare mediet har vært avgjørende viktig for å fremme liv.
“Hvis vi skal prøve å finne liv på andre planeter, er det den eneste beboelige astrosfæren vi har et håndtak på er vår egen,” sa Opher. “Det var Voyager som avslørte kompleksiteten.”
Følg oss på Twitter @Spacedotcom og på Facebook.