航海家二号已经离开太阳系。 在对数据进行仔细分析后,科学家们证实了这一点:就像之前的旅行者一号一样,这个小型太空探测器现在已经超越了日球层顶,并深入到了广阔未知的星际空间。
今天有五篇独立的论文发表在自然天文学,科学家证实航海家二号于2018年11月5日穿越星际空间,距离119天文单位距太阳(178亿公里)。
而且,由于航行者一号的等离子体仪器在六年前穿越日球层顶时被损坏,这是科学家第一次能够研究这一重要边界的等离子体剖面的完整现场数据集。
两个航行者号探测器早在 1977 年就已发射,用于研究外太阳系。 航海家二号首先发射,领先了两周,但航海家一号穿过太阳系的轨道较短。
此外,航海家二号在 1989 年飞越海王星时速度减慢,因此航海家一号按计划向前推进。 1989 年飞越之后,两个探测器完成了其主要目标,但距离完成还很远。
天文学家解释说:“那时,”艾德·斯通加州理工学院的“使命变成了航行者号星际任务”。
没有人知道探测器需要多长时间才能到达星际空间。 借助电离等离子体的超音速风,太阳在太阳系周围形成了一个气泡。
这个气泡被称为日光层,其边界——太阳风施加的向外压力不再强大到足以推动星际空间的风——被称为日光层顶。
斯通说:“接触面就是边界,我们正在努力了解这两种风碰撞和混合的边界的性质,以及它们是如何混合的。”
航行者一号于 2012 年 8 月 25 日正式越过日球层顶,距离为 121.6 个天文单位(181 亿公里)。
当探测器实现历史跨越时,研究人员直到八个月后才通过电子等离子体振荡证实了这一事实,从中可以推断出星际等离子体密度。
我们实际上并不知道航行者 2 号何时会效仿——日光层有点摇晃,并且形状一直在轻微变化——但在去年 10 月,宇宙辐射开始增加,与 2012 年航行者一号经历的情况类似。
所有系统都已启动,所有人员都在甲板上为穿越收集最后一滴数据。 这一次,直接进行血浆密度检测。 有趣的是,航海者 2 号的五台仪器显示了一个更平滑、更薄的日球层顶,更强的磁场。根据等离子体观察,探测器在不到一天的时间内就穿过了日球层顶。
航海者2号宇宙射线仪器还发现了航海家一号没有发现的东西——日球层顶和星际空间之间存在两股风相互作用的层的证据。
航海者一号遭遇了银河宇宙线和侵入日鞘的星际磁场; 航海者二号发现星际磁场包裹着日球层顶,来自太阳系内部的宇宙射线沿着它流出。 这表明日球层顶不是一个单一的、光滑的接触边界,而是更加复杂和动态。
两个探测结果之间存在差异的原因尚不完全清楚,但有多种可能的解释。 其中一个原因可能是时间问题——航海家一号穿越太阳时正值太阳达到极大期,这是其 11 年周期中的活跃峰值,此时太阳风明显更强。 当我们走出太阳极小期时,航海家二号穿越了。
还有一大堆其他我们不知道的东西。 日光层有点像彗星的彗发,有鼻子和尾巴,整个太阳系都围绕银河系中心运行。 两个探针都穿过鼻子,所以我们仍然不知道尾巴是什么样子。
当然,日球层顶只是太阳影响力的边界之一。 我们恒星的引力影响要大得多,延伸到奥尔特云远至 100,000 天文单位(15万亿公里)。
可悲的是,航行者号探测器极不可能在这个距离内保持运行,或者我们现在任何人都不太可能活着看到它们到达这个距离。
但他们的成就仍然是巨大的——只有航行者号探测器直接对日光层外层、日光层顶和更远的地方进行了采样。 了解太阳系的气泡也可以帮助我们了解其他恒星系统的天球层。