Een jaar geleden, op 5 november 2018, NASA's Voyager 2 werd pas het tweede ruimtevaartuig in de geschiedenis dat de heliosfeer verliet - de beschermende bel van deeltjes en magnetische velden die door onze zon is gecreëerd. Op een afstand van ongeveer 18 miljard kilometer van de aarde - ver buiten de baan van Pluto - was Voyager 2 de interstellaire ruimte binnengegaan, of het gebied tussen de sterren. Vandaag, vijf nieuwe onderzoekspapers in het tijdschrift Natuurastronomie beschrijven wat wetenschappers hebben waargenomen tijdens en sinds de historische oversteek van de Voyager 2.

Elk artikel beschrijft de bevindingen van een van de vijf wetenschappelijke instrumenten van de Voyager 2:een magnetische veldsensor, twee instrumenten om energetische deeltjes in verschillende energiebereiken te detecteren en twee instrumenten voor het bestuderen van plasma (een gas dat bestaat uit geladen deeltjes). Bij elkaar genomen, de bevindingen helpen een beeld te schetsen van deze kosmische kustlijn, waar de door onze zon gecreëerde omgeving eindigt en de uitgestrekte oceaan van de interstellaire ruimte begint.

De heliosfeer van de zon is als een schip dat door de interstellaire ruimte vaart. Zowel de heliosfeer als de interstellaire ruimte zijn gevuld met plasma, een gas waarvan sommige van zijn atomen zijn ontdaan van hun elektronen. Het plasma in de heliosfeer is heet en schaars, terwijl het plasma in de interstellaire ruimte kouder en dichter is. De ruimte tussen de sterren bevat ook kosmische straling, of deeltjes die worden versneld door exploderende sterren. Voyager 1 ontdekte dat de heliosfeer de aarde en de andere planeten beschermt tegen meer dan 70% van die straling.

Toen Voyager 2 vorig jaar de heliosfeer verliet, wetenschappers kondigden aan dat zijn twee energetische deeltjesdetectoren dramatische veranderingen opmerkten:de snelheid van heliosferische deeltjes die door de instrumenten werden gedetecteerd, kelderde, terwijl de snelheid van kosmische stralen (die doorgaans hogere energieën hebben dan de heliosferische deeltjes) dramatisch toenam en hoog bleef. De veranderingen bevestigden dat de sonde een nieuw gebied van de ruimte was binnengegaan.

Voordat Voyager 1 in 2012 de rand van de heliosfeer bereikte wetenschappers wisten niet precies hoe ver deze grens van de zon was. De twee sondes verlieten de heliosfeer op verschillende locaties en ook op verschillende tijdstippen in de constant herhalende, ongeveer 11-jarige zonnecyclus, in de loop waarvan de zon een periode van hoge en lage activiteit doormaakt. Wetenschappers verwachtten dat de rand van de heliosfeer, heliopauze genoemd, kan bewegen als de activiteit van de zon verandert, een soort long die uitzet en samentrekt met ademhalen. Dit kwam overeen met het feit dat de twee sondes de heliopauze op verschillende afstanden van de zon ontmoetten.

De nieuwe papieren bevestigen nu dat Voyager 2 zich nog niet in de ongestoorde interstellaire ruimte bevindt:net als zijn tweelingbroer, reiziger 1, Voyager 2 lijkt zich in een verstoord overgangsgebied net buiten de heliosfeer te bevinden.

"De Voyager-sondes laten ons zien hoe onze zon interageert met het materiaal dat het grootste deel van de ruimte tussen de sterren in het Melkwegstelsel vult, " zei Ed Steen, projectwetenschapper voor Voyager en hoogleraar natuurkunde aan Caltech. "Zonder deze nieuwe gegevens van Voyager 2, we zouden niet weten of wat we zagen met Voyager 1 kenmerkend was voor de hele heliosfeer of specifiek was voor de locatie en het tijdstip waarop het werd overgestoken."

Duwen door plasma

De twee Voyager-ruimtevaartuigen hebben nu bevestigd dat het plasma in de lokale interstellaire ruimte aanzienlijk dichter is dan het plasma in de heliosfeer, zoals wetenschappers verwachtten. Voyager 2 heeft nu ook de temperatuur van het plasma in de nabije interstellaire ruimte gemeten en bevestigd dat het kouder is dan het plasma in de heliosfeer.

In 2012, Voyager 1 nam een ​​iets hoger dan verwachte plasmadichtheid waar net buiten de heliosfeer, wat aangeeft dat het plasma enigszins wordt samengedrukt. Voyager 2 merkte op dat het plasma buiten de heliosfeer iets warmer is dan verwacht, wat ook kan aangeven dat het wordt gecomprimeerd. (Het plasma buiten is nog steeds kouder dan het plasma binnenin.) Voyager 2 nam ook een lichte toename in plasmadichtheid waar vlak voordat het de heliosfeer verliet, wat aangeeft dat het plasma wordt samengedrukt rond de binnenrand van de bel. Maar wetenschappers begrijpen nog niet helemaal wat de compressie aan beide kanten veroorzaakt.

Lekkende deeltjes

Als de heliosfeer is als een schip dat door de interstellaire ruimte vaart, het lijkt erop dat de romp enigszins lekt. Een van de deeltjesinstrumenten van Voyager toonde aan dat een straaltje deeltjes van binnenuit de heliosfeer door de grens de interstellaire ruimte in glipt. Voyager 1 verliet de "voorkant" van de heliosfeer, ten opzichte van de beweging van de bel door de ruimte. reiziger 2, anderzijds, ligt dichter bij de flank, en deze regio lijkt poreuzer dan de regio waar Voyager 1 zich bevindt.

Magnetisch veld mysterie

Een waarneming door het magnetische veldinstrument van Voyager 2 bevestigt een verrassend resultaat van Voyager 1:Het magnetische veld in het gebied net voorbij de heliopauze loopt parallel aan het magnetische veld in de heliosfeer. Met Voyager 1, wetenschappers hadden slechts één monster van deze magnetische velden en konden niet met zekerheid zeggen of de schijnbare uitlijning kenmerkend was voor het hele buitengebied of gewoon toeval was. De magnetometerwaarnemingen van Voyager 2 bevestigen de bevinding van Voyager 1 en geven aan dat de twee velden op één lijn liggen, volgens Steen.

De Voyager-sondes, gelanceerd in 1977, en beide vlogen langs Jupiter en Saturnus. Voyager 2 veranderde van koers bij Saturnus om langs Uranus en Neptunus te vliegen, het uitvoeren van de enige close flybys van die planeten in de geschiedenis. De Voyager-sondes voltooiden hun Grand Tour van de planeten en begonnen in 1989 aan hun Interstellaire Missie om de heliopauze te bereiken. Voyager 1, de snelste van de twee sondes, is momenteel meer dan 13,6 miljard mijl (22 miljard kilometer) van de zon, terwijl Voyager 2 11,3 miljard mijl (18,2 miljard kilometer) van de zon verwijderd is. Het licht doet er ongeveer 16,5 uur over om van Voyager 2 naar de aarde te reizen. Ter vergelijking, licht dat van de zon komt, doet er ongeveer acht minuten over om de aarde te bereiken.