ویجر ۲ مرز فضای میان ستاره‌ای را آشکار کرد

بیگ بنگ: یک سال پیش در پنجم نوامبر ۲۰۱۸، فضاپیمای ویجر ۲ ناسا به دومین فضاپیما در تاریخ تبدیل شد که موفق به ترک هلیوسفر گردید؛ هلیوسفر به حباب محافظ ذرات و میدان‌های مغناطیسی گفته می‌شود که خورشید آن را پدید آورده است. ویجر ۲ در فاصله ۱۸ میلیارد کیلومتری از زمین (یعنی فراتر از مدار پلوتو) به فضای میان ستاره‌ای راه یافته بود. بتازگی پنج مقاله جدید در مجله «Nature Astronomy» منتشر شد که آنچه دانشمندان در طول گذر تاریخی ویجر ۲ مشاهده کرده‌اند را توضیح میدهد.

به گزارش بیگ بنگ، هر کدام از این مقاله‌ها جزئیاتی دربارۀ یکی از پنج ابزار علمی و عملیاتی ویجر ۲ ارائه می‌کنند؛ یعنی یک حسگر میدان مغناطیسی، دو دستگاه برای شناسایی ذرات پرانرژی در دامنه‌های انرژی مختلف و دو دستگاه برای مطالعه پلاسما (گازی متشکل از ذرات باردار). روی هم رفته، یافته‌ها در ترسیم تصویری از این خط ساحلی کیهانی کمک شایانی می‌کند؛ جایی که محیط ایجاد شده توسط خورشید پایان می‌پذیرد و اقیانوس پهناورِ فضای میان ستاره‌ای آغاز می‌شود.

هلیوسفر خورشید مثل یک کشتی است که در میان فضای میان ستاره‌ای حرکت می‌کند. هلیوسفر و فضای میان ستاره‌ای هر دو از پلاسما پر شده‌اند؛ گازی که اتم‌های آن برخی از الکترون‌های خود را از دست داده است. پلاسمایِ درون هلیوسفر داغ و پراکنده است، اما پلاسمایِ موجود در فضای میان ستاره‌ای سردتر و چگال‌تر می‌باشد. فضای میان ستاره‌ای همچنین حاوی پرتوهای کیهانی یا ذراتی است که ستاره‌هایِ در حال انفجار آنها را شتابدار کرده است. ویجر ۱ کشف کرد که هلیوسفر با جلوگیری از ۷۰ درصد این تابش مضر از زمین و سایر سیاره‌ها محافظت می‌کند.

وقتی پارسال فضاپیمای ویجر ۲ از هلیوسفر خارج شد، دانشمندان اعلام کردند که دو آشکارساز ذرات پرانرژی آن متوجهِ تغییرات چشمگیری شده‌اند؛ میزان ذرات هلیوسفریِ شناسایی شده با دستگاه‌های این فضاپیما کاهش یافت، در حالیکه میزان پرتوهای کیهانی(که انرژی بیشتری در مقایسه با ذرات هلیوسفری دارند) به طرز چشمگیری افزایش پیدا کرده و در نسبت بالا باقی ماند. تغییرات رصدشده گواهی بر این موضوع بود که فضاپیما وارد منطقه جدیدی از فضا شده است.

در این تصویر، موقعیتِ مکانی فضاپیماهای ویجر ۱ و ویجر ۲ ناسا را در بیرون از هلیوسفر مشاهده می‌کنید؛ هلیوسفر به حباب محافظ ذرات و میدان‌های مغناطیسی گفته می‌شود که خورشید آن را پدید آورده است.

قبل از اینکه ویجر ۱ در سال ۲۰۱۲ به لبه هلیوسفر برسد، دانشمندان دقیقا نمیدانستند که این مرز چه فاصله‌ای از خورشید دارد. دو فضاپیمای ناسا هلیوسفر را در موقعیت‌ها و زمان‌های مختلف ترک کردند. این کار تقریبا در چرخه خورشیدیِ ۱۱ ساله به انجام رسید که در این بازه، خورشید با افزایش و کاهش فعالیت مواجه می‌شود. دانشمندان انتظار داشتند که لبه هلیوسفر به نام هلیوپوز(heliopause) می‌تواند با تغییر فعالیت خورشید حرکت کند، یعنی شبیه به انبساط و انقباض شش‌ها در طول تنفس.

این مورد با این واقعیت سازگار بود که دو فضاپیما با فواصل مختلفی از خورشید به منطقه هلیوپوز وارد شده‌اند. حالا مقاله‌های جدید تایید می‌کنند که ویجر ۲ هنوز در فضای میان ستاره‌ایِ مختل نشده نیست؛ یعنی مثل برادر دوقلوی خود، ویجر ۱، ویجر ۲ هم ظاهرا در منطقه گذار آشفته در آن سوی هلیوسفر حضور دارد.

«اِد استون» دانشمند پروژه فضاپیمای ویجر و استاد دانشگاه فیزیک در کلتک اظهار داشت: «فضاپیماهای ویجر به ما نشان می‌دهند که خورشید چطور با موادی که قسمت اعظمی از فضای میان ستاره‌ها را در کهکشان راه شیری پُر می‌کنند، تعامل برقرار می‌کند. بدون این داده‌های جدید از ویجر ۲، نمیدانستیم که آنچه با ویجر ۱ دیده بودیم، خصوصیاتی از کل هلیوسفر است یا مختص زمان و مکانی است که فضاپیما از آن رد شد.»

درون پلاسما

دو فضاپیمای ویجر حالا این مسأله را تایید می‌کنند که پلاسمای موجود در فضای میان ستاره‌ایِ محلی به طرز قابل توجهی چگال‌تر از پلاسمای درون هلیوسفر است؛ این چیزی است که دانشمندان انتظارش را داشتند. ویجر ۲ همچنین دمای پلاسما را در فضای میان ستاره‌ای مجاور اندازه‌گیری کرده و تایید کرده که از پلاسمای درونِ هلیوسفر سردتر است. در سال ۲۰۱۲، ویجر ۱ چگالی پلاسمای فراتر از انتظاری را در بیرون از هلیوسفر مشاهده کرد؛ این نشان میداد که پلاسما قدری در حال فشرده شدن است.

ویجر ۲ مشاهده کرد که پلاسمایِ بیرون هلیوسفر قدری گرمتر از آنچه تصور می‌شود است، که این هم می‌تواند حکایت از فشردگی داشته باشد. ویجر ۲ همچنین شاهد افزایش اندکِ چگالی پلاسما قبل از خروج از هلیوسفر بود که نشان میدهد پلاسما در لبه درونی حباب فشرده می‌باشد. اما دانشمندان هنوز بطور کامل درک نمی‌کنند که چه عاملی در این فشردگی دست دارد.

شناسایی ذرات

اگر هلیوسفر مثل یک کشتی است که در فضای میان ستاره‌ای مشغول حرکت است، به نظر می‌رسد بدنه کشتی نشتی دارد. یکی از دستگاه‌های آشکارساز ذرات ویجر نشان داد که مقداری ذرات از درون هلیوسفر به مرز و درون فضای میان ستاره‌ای نشت می‌کند. ویجر ۱ در نزدیکی قسمت روبروی هلیوسفر آن را ترک کرد. از سوی دیگر، ویجر ۲ در قسمت نزدیکتری به جبهۀ هلیوسفر واقع شده و به نظر می‌رسد این منطقه دارای منافذ بیشتری از محلِ قرارگیری ویجر ۱ باشد.

راز میدان مغناطیسی

یکی از مشاهدات دستگاه میدان مغناطیسی ویجر ۲ نتایج عجیب ِ ویجر ۱ را تایید می‌کند. میدان مغناطیسی در منطقه‌ی ورایِ هلیوپوز، موازی با میدان مغناطیسیِ درون هلیوسفر است. دانشمندان با ویجر ۱ تنها یک نمونه از میدان‌های مغناطیسی داشتند و نمیتوانستند با قطعیت اعلام کنند که آیا این همترازی ظاهری یکی از ویژگی‌های منطقه بیرونی است یا تصادفی بیش نیست. مشاهدات مغناطیس‌سنجِ ویجر ۲ مهر تایید بر یافته‌های ویجر ۱ زده و نشان میدهد که دو میدان همتراز هستند.

فضاپیماهای ویجر در سال ۱۹۷۷ میلادی پرتاب شدند و هر دوی آنها تا مشتری و زحل حرکت کردند. ویجر ۲ مسیرش را در زحل تغییر داد تا به مقصد نپتون و اورانوس پرواز نماید و توانست به نزدیکترین فاصله از این سیاره‌ها در طول تاریخ برسد. این دو فضاپیما تور بزرگ سیاره‌ها را بطور کامل انجام دادند و ماموریت میان ستاره‌ای شان را در سال ۱۹۸۹ آغاز کردند تا به هلیوپوز برسند. ویجر ۱ حالا ۲۲ میلیارد کیلومتر از خورشید فاصله دارد، در حالیکه ویجر ۲ در فاصله ۱۸٫۲ میلیارد کیلومتری از خورشید می‌باشد.

منبع: سایت علمی بیگ‌ بنگ

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *