Kreditna slika: NASA
Nasino vesoljsko plovilo Voyager 1 je skoraj doseglo zunanje meje osončja v območje vesolja, imenovano heliosheath, kjer sončni veter piha medzvezdni plin. To so znanstveniki prvič zbrali podatke o teh oddaljenih območjih osončja. Začetek 5. septembra 1977 je Voyager 1 zdaj od Sonca oddaljen 13 milijard km.
Nasino vesoljsko plovilo Voyager 1 bo znova postalo zgodovina kot prvo vesoljsko plovilo, ki je vstopilo na zadnjo mejo osončja, ogromno širino, kjer veter sonca piha vroči tanki plin med zvezdami: medzvezdni prostor. Toda preden pride na to območje, mora Voyager 1 preiti skozi zaključni šok, nasilno območje, ki je vir žarkov visokoenergijskih delcev.
Voyagerjevo potovanje skozi to nemirno območje bo znanstvenikom omogočilo prve neposredne meritve neraziskane končne meje našega osončja, imenovane heliosheath, in znanstveniki razpravljajo, če se je ta prehod že začel. V naravi 5. novembra 2003 objavljata dva prispevka o tej raziskavi. Prvi prispevek dr. Stamatiosa M. Krimigisa iz laboratorija uporabne fizike univerze Johns Hopkins iz Laurela in njegove ekipe je dokaz, ki podpira trditev da je Voyager 1 prestopil čez zaključni šok. Drugi dokument dr. Franka B. McDonalda z univerze v Marylandu, College Park in njegove ekipe, dokazuje to trditev. Tretji prispevek, objavljen 30. oktobra 2003 v Geofizikalnih raziskovalnih pismih dr. Leonarda F. Burlaga iz Nasinega vesoljskega letalskega centra Goddard, Greenbelt, ameriška univerza, in sodelavci, dokazuje, da Voyager 1 ni presegel prekinitvenega šoka. (Glejte sliko 2a za prikaz zaključnega šoka in heliosheath).
»Opazovanja Voyagerja 1 kažejo, da smo vstopili v nov del sončnega sistema. Ne glede na to, ali smo prestopili zaradi prenehanja šoka ali ne, so ekipe navdušene, ker tega še nikoli nismo videli - opažanja so tu drugačna kot v notranjosti osončja, "je dejal dr. Eric Christian, znanstvenik na področju raziskav Sun Earth Connection program na sedežu Nasine, Washington, DC.
"Voyager 1 je videl presenetljive znake regije globoko v vesolju, kjer se oblikuje velikanski udarni val, ko veter s Sonca nenadoma upočasni in pritiska navzven na medzvezdni veter. Opazovanja so nas presenetila in zmedla, zato je treba marsikaj odkriti, ko Voyager začne raziskovati to novo regijo na zunanjem robu sončnega sistema, "je dejal dr. Edward Stone, znanstvenik projekta Voyager, kalifornijski tehnološki inštitut, Pasadena, Kalifornija.
Na več kot osem milijard milj (13 milijard km) od Sonca je Voyager 1 najbolj oddaljen objekt, ki ga je zgradilo človeštvo. Izstreljena 5. septembra 1977 je raziskovala orjaška planeta Jupiter in Saturn, preden ju je Saturnova gravitacija odvrgla v globok vesolje. Zdaj se približuje regiji in morda začasno vstopi v območje, ki presega prekinitveni šok.
Šok prenehanja je tam, kjer sončni veter, tanek tok električno napolnjenega plina, ki neprestano piha s Sonca, upočasni pritisk plina med zvezdami. Ob zaključnem šoku sončni veter nenadoma upočasni svojo povprečno hitrost 300 - 700 km na sekundo (700.000 - 1.500.000 mph). (Glejte film 4 in si oglejte, kako to greje sončni veter v heliosheath).
Natančna lokacija zaključnega šoka ni znana, prvotno pa se je mislilo, da je bližje Soncu kot trenutno Voyager 1. Ko je Voyager 1 križaril vedno dlje od Sonca, je potrdilo, da so bili vsi planeti znotraj neizmernega mehurčka, ki ga je pihal sončni veter, in zaključni šok je bil veliko bolj oddaljen (Animacija 1).
Težko je oceniti lokacijo zaključnega šoka, saj ne poznamo natančnih razmer v medzvezdnem prostoru in tudi, kar vemo, hitrost in pritisk sončnega vetra, spremembe, zaradi katerih se šok prenehanja širi, zmanjša in zvijati. Podoben učinek lahko vidite vsakič, ko pomivate posodo (Film 3). Če postavite ploščo pod tok vode, opazite, da se voda širi po plošči v razmeroma gladkem toku. Pretok vode ima grob rob, kjer se voda naglo upočasni in se nabira. Rob je kot zaključni šok, in ko se pretok vode spreminja, se oblika in velikost grobega roba spreminjata.
Od približno 1. avgusta 2002 do 5. februarja 2003 so znanstveniki na Voyagerju 1 opazili nenavadne odčitke, ki kažejo, da je vstopil v območje osončja, za razliko od katerega koli prej. Zaradi tega so nekateri trdili, da je Voyager morda prešel v prehodni učinek zaključnega šoka. Tako kot se majhni udarci in "prsti" pojavijo in izginejo v grobem robu vodnega toka čez ploščo, je Voyager morda vstopil v začasni "prst" na robu zaključnega šoka.
Polemiko bi rešili brez težav, če bi Voyager še lahko meril hitrost sončnega vetra, ker sončni veter ob zaključnem šoku naglo upočasni. Vendar instrument, ki meri hitrost sončnega vetra, na častitljivem vesoljskem plovilu ne deluje več, zato morajo znanstveniki uporabljati podatke iz instrumentov, ki še vedno delujejo, da bi sklepali, če je Voyager prebodil zaključni šok.
Dokazi za prestop šoka vključujejo Voyagerjevo opazovanje, da so se hitrostni električno nabiti delci (elektroni in ioni) med 1. avgustom 2002 in 5. februarjem 2003 povečali več kot 100-krat. To bi bilo pričakovati, če bi Voyager prestal zaključni šok, ker šok seveda pospeši električno nabito delce, ki se odbijajo naprej in nazaj kot kroglice za ping pong med hitrimi in počasnimi vetrovi na nasprotnih straneh šoka.
Drugič, delci so se stekali navzven, mimo Voyagerja in stran od Sonca. To bi bilo pričakovati, če bi Voyager že prestopil izklopni šok, ker bi območje pospeška v zaključnem šoku zdaj za vesoljskim plovilom. Tretjič, posredno merilo hitrosti sončnega vetra je kazalo, da je bil sončni veter v tem obdobju počasen, kot bi bilo pričakovati, če bi Voyager presegel šok.
"Z indirektno tehniko smo pokazali, da se je sončni veter upočasnil s približno 700.000 mph na precej manj kot 100.000 mph. To isto tehniko smo uporabljali že prej, ko je instrument za merjenje hitrosti sončnega vetra še vedno deloval, dogovor med obema meritvama pa je bil v večini primerov boljši od 20%, "je dejal Krimigis.
Dokazi proti vstopu v šok vključujejo opažanje, da čeprav je prišlo do dramatičnega naraščanja delcev z nizko hitrostjo, jih niso opazili pri nekoliko višjih hitrostih, za katere znanstveniki verjamejo, da izstopajoči šok.
Vendar je najmočnejši dokaz proti vstopu Voyagerjevo opazovanje, da se magnetno polje v tem obdobju ni povečalo. Po teoretičnih modelih se mora to zgoditi, kadar se sončni veter upočasni. Predstavljajte si avtocesto z zmernim prometom. Če vozniki nekaj upočasnijo, recimo lužo vode, se avtomobili zberejo - njihova gostota se poveča. Na enak način se bo gostota (intenzivnost) magnetnega polja, ki ga nosi sončni veter, povečala, če se sončni veter upočasni.
„Analiza opazovanj magnetnega polja Voyager 1 konec leta 2002 kaže, da ni prestopil na novo območje oddaljene heliosfere s prečkanjem terminacijskega šoka. Podatki magnetnega polja so morali pričakovati značilnosti, ki so jih pričakovali na podlagi mnogih let prejšnjih opazovanj, čeprav je intenzivnost energijskih delcev, ki jih opažamo, nenavadno velika, "je dejal Burlaga.
Ekipi se strinjata, da je Voyager 1 videl nov pojav: šestmesečno obdobje, ko so bili nizkoenergijski delci zelo obilni in so odtekali od Sonca. Ko se bo nenavadno obdobje končalo, se oba strinjata, da se je Voyager 1 spet znašel v sončnem vetru, tako da če bo šlo za začasen prehod čez zaključni šok, bo šok spet viden, verjetno v naslednjih nekaj letih. Nazadnje opažanja kažejo, da je šok odpovedi veliko bolj zapleten, kot je kdo mislil.
Za svoje prvotne misije na Jupiter in Saturn sta bila Voyager 1 in sestrska vesoljska plovila Voyager 2 namenjena območjem vesolja, kjer sončni paneli ne bi bili izvedljivi, zato je bil vsak opremljen s tremi radioizotopnimi termoelektričnimi generatorji za proizvodnjo električne energije za sisteme in instrumente vesoljskih plovil. 26 let pozneje Voyagerji še vedno delujejo v oddaljenih, hladnih in temnih razmerah, dolgujejo dolgo življenjsko dobo generatorjem, ki jih oskrbujejo z energijo, ki proizvajajo električno energijo iz toplote, ustvarjene z naravnim razpadanjem plutonijevega dioksida.
Voyagerje je zgradil NASA-in laboratorij za mlazni pogon (JPL) v Pasadeni v Kaliforniji, ki še naprej deluje oba vesoljska plovila 26 let po njihovem izstrelitvi. Vesoljska plovila nadzirajo, njihovi podatki pa se vračajo prek Nasinega globinskega vesoljskega omrežja (DSN), globalnega sistema za sledenje vesoljskim plovilom, ki ga upravlja tudi JPL. Vodja projekta Voyager je Ed Massey iz podjetja JPL. Znanstvenik projekta Voyager je dr. Edward Stone s kalifornijskega tehnološkega inštituta.
Izvirni vir: NASA News Release
