旅行者2号探测器进入星际空间

经过四十多年的旅程,旅行者2号已经超越了太阳的影响范围

这张插图显示了美国国家航空航天局的旅行者1号和旅行者2号探测器在日球层之外的位置,日球层是受太阳支配的空间区域,远远超出冥王星的轨道。

美国国家航空航天局官员于12月宣布,美国国家航空航天局的旅行者2号探测器已进入星际空间。

这一里程碑使旅行者2号成为继旅行者1号探测器于2012年8月进入星际空间之后,人类历史上第二个进入星际空间的运行探测器。“感觉有点像侥幸,”参与旅行者任务的密歇根大学安娜堡分校的科学家贾斯汀·卡斯珀说。“两次感觉我们正在成为一个有能力探索星际空间的社会。”

旅行者2号新的星际状态是基于其等离子体科学实验(PLS)的数据,该实验记录了探测器周围来自太阳的粒子的减少。PLS对这种“太阳风”的测量值在11月5日骤降至零——这是旅行者2号离开的官方日期。现在,任务团队确信,该探测器已加入其前辈的行列,超越了一个名为日球层的关键边界,进入了星际空间。“11月5日是银河宇宙射线强度突然增加的日子,也是日球层粒子强度显著下降的同一天,”旅行者项目科学家艾德·斯通说。“同一天,磁场增强了,这也是等离子体[仪器]停止测量太阳风的点。这就是我们正在寻找的[确认星际空间]的相关性。”


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


日球层是太阳风向外膨胀受到来自星际粒子的影响而抵消的区域。它被认为是太阳对周围空间影响的极限之一——尽管这两个探测器仍被认为在太阳系内,但它们现在处于一个更多受银河系而非太阳支配的空间区域。在此之前,旅行者2号在2007年穿越了一个被称为终端震波的区域,太阳风的速度在该区域急剧下降,因为它开始遇到星际粒子和辐射。太阳在银河系中的影响力范围的整个区域被称为日球层,而旅行者2号刚刚穿越的区域被称为日鞘,它位于终端震波和日球层顶之间。

美国国家航空航天局于1977年发射了双旅行者号探测器,执行探索外行星的任务。在研究了木星和土星之后——旅行者2号还绕道访问了天王星和海王星——这两个探测器继续它们的旅程,朝太阳系边缘前进。2012年8月,旅行者1号成为历史上第一个到达日球层顶并进入星际空间的人造飞行器。但这两项任务都引发了关于我们太阳系真正边界的问题。最初,一些科学家推测我们恒星的风将在火星附近逐渐消失,但旅行者号探测器已逐渐将这个边界推得更远。然而,太阳系的实际极限仍然存在争议,一些研究人员不是通过太阳风来定义它,而是通过认为被太阳引力束缚的最遥远的天体——奥尔特云中的彗星,最远可达约两光年来定义它。无论人们认为太阳的影响范围在哪里结束,两个旅行者号都准备大大扩展它——每个探测器上都有一个著名的金色唱片,以防任何其他太空物种在它们孤独、漫长的星际之旅中偶然发现它们。

旅行者2号已经旅行了大约120个天文单位——一个天文单位是地球到太阳的距离——相当于超过180亿公里,光本身需要16个多小时才能穿越这个距离。虽然很远,但这比旅行者1号早些时候离开太阳系时近约一个天文单位。对此差异最明显的解释是,我们太阳系的日球层不是完全球形的——相反,它是奇形怪状且不对称的,这可能是由于银河系磁场的影响。“你可以把银河系磁场想象成一排蹦极绳,”美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的埃里克·克里斯蒂安说,他是旅行者团队的科学家。“太阳系就像你推过这些蹦极绳的足球,”在移动时弯曲和扭曲其形状。

另一种可能的解释是太阳活动的波动,通过太阳耀斑和称为日冕物质抛射的强大爆炸来衡量。这些事件会像向气球中充气一样影响日球层,导致其膨胀——相反,当它们的数量减少时,日球层会缩小,从而改变日球层顶的位置。未来几年,随着太阳达到其大约11年活动周期的顶峰,其爆发可能会将日球层顶进一步向外推,甚至可能超出旅行者2号。“探测器有可能[两次进入星际空间],”卡斯珀说。“这一切都将取决于太阳极小期持续多久。”事实上,当旅行者2号在2007年穿越终端震波时,就发生了类似的事情。太阳活动的波动使边界振荡,因此探测器最终多次穿越终端震波。

旅行者2号也正在与其姊妹飞船完全不同的区域进入星际空间。后者从日球层北半球(行星密集的黄道面是赤道)飞出,而旅行者2号正在从南半球飞出。在这里,银河系磁场被认为较弱,这也可能影响日鞘的形状。来自日球层南北半球的外行探测器为科学开辟了令人着迷的机会。这两个探测器都有一个工作磁力计,用于测量局部磁场,以及两个粒子探测器——一个用于太阳粒子,另一个用于入射宇宙射线。然而,只有旅行者2号继续拥有一个功能正常的等离子体仪器,这可以告诉我们更多关于这个未探索区域的信息,包括探测器周围流动的任何带电物质的温度、密度和速度。

旅行者团队将继续进行测量,因为两个探测器都远离太阳进入一个称为外日鞘的区域,尽管两个探测器都没有太多时间进行观测。“我们可能只剩下四到五年的数据了,”克里斯蒂安说。但它们可能会在未来几年在这个区域与其他探测器会合。尽管美国国家航空航天局的先驱者10号和11号探测器在旅行者号之前发射,为类似的超越小行星带到达外太阳系的旅程铺平了道路,最终进入星际空间,但它们不再与地球通信。但是,美国国家航空航天局的新视野号探测器,它飞越了冥王星,并且即将进行太阳系中有史以来最遥远的交会,可能会继续运行到星际空间,在未来几十年为我们提供第三个功能正常的星际探测器。

© . All rights reserved.