Op de grens van ons zonnestelsel, druk loopt hoog op. Deze druk, het krachtplasma, magnetische velden en deeltjes zoals ionen, kosmische straling en elektronen oefenen op elkaar uit wanneer ze stromen en botsen, werd onlangs voor het eerst door wetenschappers in totaliteit gemeten - en het bleek groter te zijn dan verwacht.

Met behulp van observaties van galactische kosmische straling - een type zeer energetisch deeltje - van NASA's Voyager-ruimtevaartuig berekenden wetenschappers de totale druk van deeltjes in het buitenste deel van het zonnestelsel, bekend als de helioschede. Op bijna 9 miljard mijl afstand, deze regio is moeilijk te bestuderen. Maar de unieke positionering van het Voyager-ruimtevaartuig en de geschikte timing van een zonnegebeurtenis maakten metingen van de heliosheath mogelijk. En de resultaten helpen wetenschappers te begrijpen hoe de zon interageert met zijn omgeving.

"Bij het optellen van de stukken die bekend zijn uit eerdere studies, we ontdekten dat onze nieuwe waarde nog steeds groter is dan wat tot nu toe is gemeten, " zei Jamie Rankin, hoofdauteur van de nieuwe studie en astronoom aan de Princeton University in New Jersey. "Er staat dat er een aantal andere delen van de druk zijn die nu niet worden overwogen en die kunnen bijdragen."

Op aarde hebben we luchtdruk, gemaakt door luchtmoleculen die door de zwaartekracht naar beneden worden getrokken. In de ruimte is er ook een druk die wordt gecreëerd door deeltjes zoals ionen en elektronen. Deze deeltjes, verwarmd en versneld door de zon creëren een gigantische ballon die bekend staat als de heliosfeer en zich miljoenen kilometers voorbij Pluto uitstrekt. De rand van dit gebied, waar de invloed van de zon wordt overwonnen door de druk van deeltjes van andere sterren en de interstellaire ruimte, is waar de magnetische invloed van de zon eindigt. (De invloed van de zwaartekracht reikt veel verder, dus het zonnestelsel zelf strekt zich verder uit, ook.)

Om de druk in de heliosheath te meten, gebruikten de wetenschappers het ruimtevaartuig Voyager, die sinds 1977 gestaag het zonnestelsel verlaten. Ten tijde van de waarnemingen, Voyager 1 bevond zich al buiten de heliosfeer in de interstellaire ruimte, terwijl Voyager 2 nog steeds in de heliosheath zat.

"Er was echt een unieke timing voor dit evenement, omdat we het zagen direct nadat Voyager 1 de lokale interstellaire ruimte was binnengegaan, ' zei Rankin. 'En hoewel dit de eerste gebeurtenis is die Voyager zag, er zijn meer gegevens in de gegevens waar we naar kunnen blijven kijken om te zien hoe dingen in de heliosheath en de interstellaire ruimte in de loop van de tijd veranderen."

De wetenschappers gebruikten een gebeurtenis die bekend staat als een wereldwijde samengevoegde interactieregio, die wordt veroorzaakt door activiteit op de zon. De zon laait periodiek op en laat enorme uitbarstingen van deeltjes los, zoals bij coronale massa-ejecties. Terwijl een reeks van deze gebeurtenissen de ruimte in reist, ze kunnen samensmelten tot een gigantisch front, het creëren van een golf van plasma geduwd door magnetische velden.

Toen zo'n golf in 2012 de heliosheath bereikte, het werd opgemerkt door Voyager 2. De golf zorgde ervoor dat het aantal galactische kosmische stralen tijdelijk afnam. Vier maanden later, de wetenschappers zagen een vergelijkbare afname in waarnemingen van Voyager 1, net over de grens van het zonnestelsel in de interstellaire ruimte.

Door de afstand tussen het ruimtevaartuig te kennen, konden ze zowel de druk in de heliosheath als de geluidssnelheid berekenen. In de heliosheath reist geluid met ongeveer 300 kilometer per seconde - duizend keer sneller dan het door de lucht beweegt.

De wetenschappers merkten op dat de verandering in galactische kosmische straling niet precies identiek was bij beide ruimtevaartuigen. Bij Voyager 2 in de heliosheath, het aantal kosmische stralen nam in alle richtingen rond het ruimtevaartuig af. Maar bij Voyager 1 buiten het zonnestelsel, alleen de galactische kosmische stralen die loodrecht op het magnetische veld in het gebied reisden, namen af. Deze asymmetrie suggereert dat er iets gebeurt als de golf over de grens van het zonnestelsel zendt.

"Proberen te begrijpen waarom de verandering in de kosmische straling binnen en buiten de heliosheath anders is, blijft een open vraag, ' zei Rankin.

Door de druk- en geluidssnelheden in dit gebied aan de rand van het zonnestelsel te bestuderen, kunnen wetenschappers begrijpen hoe de zon de interstellaire ruimte beïnvloedt. Dit informeert ons niet alleen over ons eigen zonnestelsel, maar ook over de dynamiek rond andere sterren en planetenstelsels.