美國國家航空航天局官員於12月宣佈,美國國家航空航天局的旅行者2號探測器已進入星際空間。
這一里程碑使旅行者2號成為繼旅行者1號探測器於2012年8月進入星際空間之後,人類歷史上第二個進入星際空間的執行探測器。“感覺有點像僥倖,”參與旅行者任務的密歇根大學安娜堡分校的科學家賈斯汀·卡斯珀說。“兩次感覺我們正在成為一個有能力探索星際空間的社會。”
旅行者2號新的星際狀態是基於其等離子體科學實驗(PLS)的資料,該實驗記錄了探測器周圍來自太陽的粒子的減少。PLS對這種“太陽風”的測量值在11月5日驟降至零——這是旅行者2號離開的官方日期。現在,任務團隊確信,該探測器已加入其前輩的行列,超越了一個名為日球層的關鍵邊界,進入了星際空間。“11月5日是銀河宇宙射線強度突然增加的日子,也是日球層粒子強度顯著下降的同一天,”旅行者專案科學家艾德·斯通說。“同一天,磁場增強了,這也是等離子體[儀器]停止測量太陽風的點。這就是我們正在尋找的[確認星際空間]的相關性。”
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日球層是太陽風向外膨脹受到來自星際粒子的影響而抵消的區域。它被認為是太陽對周圍空間影響的極限之一——儘管這兩個探測器仍被認為在太陽系內,但它們現在處於一個更多受銀河系而非太陽支配的空間區域。在此之前,旅行者2號在2007年穿越了一個被稱為終端震波的區域,太陽風的速度在該區域急劇下降,因為它開始遇到星際粒子和輻射。太陽在銀河系中的影響力範圍的整個區域被稱為日球層,而旅行者2號剛剛穿越的區域被稱為日鞘,它位於終端震波和日球層頂之間。
美國國家航空航天局於1977年發射了雙旅行者號探測器,執行探索外行星的任務。在研究了木星和土星之後——旅行者2號還繞道訪問了天王星和海王星——這兩個探測器繼續它們的旅程,朝太陽系邊緣前進。2012年8月,旅行者1號成為歷史上第一個到達日球層頂並進入星際空間的人造飛行器。但這兩項任務都引發了關於我們太陽系真正邊界的問題。最初,一些科學家推測我們恆星的風將在火星附近逐漸消失,但旅行者號探測器已逐漸將這個邊界推得更遠。然而,太陽系的實際極限仍然存在爭議,一些研究人員不是透過太陽風來定義它,而是透過認為被太陽引力束縛的最遙遠的天體——奧爾特雲中的彗星,最遠可達約兩光年來定義它。無論人們認為太陽的影響範圍在哪裡結束,兩個旅行者號都準備大大擴充套件它——每個探測器上都有一個著名的金色唱片,以防任何其他太空物種在它們孤獨、漫長的星際之旅中偶然發現它們。
旅行者2號已經旅行了大約120個天文單位——一個天文單位是地球到太陽的距離——相當於超過180億公里,光本身需要16個多小時才能穿越這個距離。雖然很遠,但這比旅行者1號早些時候離開太陽系時近約一個天文單位。對此差異最明顯的解釋是,我們太陽系的日球層不是完全球形的——相反,它是奇形怪狀且不對稱的,這可能是由於銀河系磁場的影響。“你可以把銀河系磁場想象成一排高空彈跳繩,”美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的埃裡克·克里斯蒂安說,他是旅行者團隊的科學家。“太陽系就像你推過這些高空彈跳繩的足球,”在移動時彎曲和扭曲其形狀。
另一種可能的解釋是太陽活動的波動,透過太陽耀斑和稱為日冕物質拋射的強大爆炸來衡量。這些事件會像向氣球中充氣一樣影響日球層,導致其膨脹——相反,當它們的數量減少時,日球層會縮小,從而改變日球層頂的位置。未來幾年,隨著太陽達到其大約11年活動週期的頂峰,其爆發可能會將日球層頂進一步向外推,甚至可能超出旅行者2號。“探測器有可能[兩次進入星際空間],”卡斯珀說。“這一切都將取決於太陽極小期持續多久。”事實上,當旅行者2號在2007年穿越終端震波時,就發生了類似的事情。太陽活動的波動使邊界振盪,因此探測器最終多次穿越終端震波。
旅行者2號也正在與其姊妹飛船完全不同的區域進入星際空間。後者從日球層北半球(行星密集的黃道面是赤道)飛出,而旅行者2號正在從南半球飛出。在這裡,銀河系磁場被認為較弱,這也可能影響日鞘的形狀。來自日球層南北半球的外行探測器為科學開闢了令人著迷的機會。這兩個探測器都有一個工作磁力計,用於測量區域性磁場,以及兩個粒子探測器——一個用於太陽粒子,另一個用於入射宇宙射線。然而,只有旅行者2號繼續擁有一個功能正常的等離子體儀器,這可以告訴我們更多關於這個未探索區域的資訊,包括探測器周圍流動的任何帶電物質的溫度、密度和速度。
旅行者團隊將繼續進行測量,因為兩個探測器都遠離太陽進入一個稱為外日鞘的區域,儘管兩個探測器都沒有太多時間進行觀測。“我們可能只剩下四到五年的資料了,”克里斯蒂安說。但它們可能會在未來幾年在這個區域與其他探測器會合。儘管美國國家航空航天局的先驅者10號和11號探測器在旅行者號之前發射,為類似的超越小行星帶到達外太陽系的旅程鋪平了道路,最終進入星際空間,但它們不再與地球通訊。但是,美國國家航空航天局的新視野號探測器,它飛越了冥王星,並且即將進行太陽系中有史以來最遙遠的交會,可能會繼續執行到星際空間,在未來幾十年為我們提供第三個功能正常的星際探測器。
