旅行者2號進入星際空間一年 傳回地球什麼

美國宇航局(NASA)發射的旅行者2號航天器於2018年11月5日正式進入星際空間,它是繼旅行者1號之後第二個進入星際空間的人造物體。科學家們最近公佈了旅行者2號進入星際空間採集的觀測數據。

這些新研究成果發佈於2019年11月4日刊登在《自然》雜誌子刊《自然天文》的五篇論文上。

據CNN報導,不過這並不代表旅行者2號完全離開了太陽系。它現在位於一個被稱為奧爾特雲的最外邊界上。奧爾特雲是受太陽引力影響的一群小天體。科學家認為,旅行者號要到達奧爾特雲的內部需要2300年,而要完全越過奧爾特雲則需要30,000年。

「一段奇妙的旅程」
太陽風與冷的星際空間會在一個被稱為太陽風層頂的區域匯合。科學家比較了旅行者2號上儀器的數據,確定實際穿越太陽風層頂的日期是2018年11月5日。當時探測器周圍的太陽風粒子大幅下降,這意味著它離開了在太陽風影響下形成的太陽圈環境。

在太陽圈中的較熱稀薄等離子體和星際空間中的較冷密集等離子體在太陽風層頂區域保持著一種奇妙的穩定平衡。天文學家認為可能是密度差異恰好平衡了兩邊的壓力差。

旅行者1號也於2012年進入星際空間,但其等離子儀器已經損壞,無法提供有關穿越的完整數據。

「這真是一段奇妙的旅程,始於1977年發射兩艘航天器以探索木星和土星。」 美國加州理工學院(California Institute of Technology)的物理學教授愛德華‧斯通(Ed Stone)說道。自1975年以來,他一直擔任旅行者項目科學家,並撰寫了這次發表的一篇論文。

「我們的旅程越來越深入太空。我們一直不清楚太陽風造成的較熱等離子體氣泡——太陽圈到底有多大。而且我們原先也不確定旅行者航天器的壽命是否足以穿越太陽圈的邊緣,並進入星際空間。」斯通說。

太陽風層頂和星際空間之間形成一層混合區域
科學家通過旅行者1號和2號的穿越數據獲悉,太陽風和星際空間風的粒子實際上造成了一個額外的邊界。星際空間風是由數百萬年前超新星爆發導致的。這兩類粒子混合在一起,使得在太陽風層頂和真正的星際空間之間又形成了一層混合區域。

根據旅行者2號的穿越,天文學家瞭解到,太陽圈在兩種等離子之間具有光滑但清晰的邊界。他們還注意到星際磁場很強,比旅行者1號探測到的強。星際磁場源於附近爆炸的恆星。

文章作者之一,美國愛荷華大學(University of Iowa)的唐‧格尼特(Don Gurnett)說:「過去的觀點認為,當你逐步進入星際空間時,太陽風會逐漸減弱,最後消失。這是完全不對的。我們在旅行者1號和2號上證明太陽圈存在一個明確的邊界。像等離子體這樣的流體是如何形成清晰邊界的,這真是令人驚訝。」

太陽與星際空間之間奇妙的相互作用
太陽與星際空間之間的相互作用也非常奇妙。太陽釋放的衝擊波可以直接穿過太陽風層頂進入星際介質並引起擾動,就像超新星形成的衝擊波一樣,可以在星際閒傳播。

從這次穿越中獲得的信息都提供了關於太陽與星際空間之間的複雜情況。這些知識可應用於所有恆星天文學家的研究,因為他們相信其它恆星應該具有相同的特徵。

斯通教授提到,將旅行者2號穿越的信息與旅行者1號穿越所獲得的數據進行比較,可以得出有趣的相似性和區別。它們在不同的星際空間位置提供了兩個獨立數據點。

科學家希望美國宇航局再批准一顆星際探測器以收集更多數據。天文學家想要一個可以從太陽風產生的尾巴方向行進的探針,從而進一步瞭解太陽系的邊界。

旅行者2號目前運行良好。即使在星際空間中,科學家仍然可以與旅行者2號進行通信,但是數據返回地球大約需要16.5小時。

通過節省功率和調整航天器運行方向,科學家希望旅行者1號和2號至少在未來幾年內仍能反饋觀測數據。

探測器收集到的數據已為NASA計畫於2024年發射的星際製圖和加速探測器提供了信息。

斯通教授說:「兩次旅行者號探測器都在探索人類從未瞭解的區域,因此每天都有新發現。旅行者提供的新觀測會不斷帶給我們驚喜。」

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2019.12.14