旅行者号进入新的太空区域,现在这个地方有了名字

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向太阳系一个全新的部分问好,这是由勇敢的旅行者1号带给你的:太阳鞘耗尽区。

好吧,这个名字不是特别吸引人,但这绝对是令人兴奋的消息!旅行者号在35年前发射,但就在去年周年纪念日之前,它进入了这个新的、未知的领域。

一段时间以来,我们一直在获得暗示,这艘距离地球最远的航天器发现了一些新的、意想不到的东西。美国宇航局甚至在去年12月就这么说过


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今天发表了三篇关于旅行者号在星际空间边缘的最新冒险经历的新论文。他们表明,旅行者1号位于太阳系的一个新区域——既没有完全离开,也没有完全进入。参与旅行者号研究的科学家们称这个地方为“太阳鞘耗尽区”。

是的,旅行者号的仪器现在向我们展示的东西非常奇怪,我们需要一个新的名称来称呼它。旅行者号几乎是在字面上推动着我们对太阳系知识的边界。

如果你仔细想想,这并不奇怪。正如马里兰州约翰霍普金斯大学的斯塔马蒂奥斯·克里米吉斯和他的同事们在今天发表的三篇论文之一中写道的那样,我们关于由太阳风持续从太阳流出的等离子体气泡(我们称之为日球层)的大小和形状的观点,比太空时代还要古老。

但回到结果。本质上,这里没有在去年12月美国宇航局举行的电话会议中没有宣布过的头条新闻。正如以往一样,有趣的是细节。

任何一直在关注旅行者号旅程的人可能已经知道,科学家们正在寻找三个关键迹象,以确定航天器是否已经进入星际介质。它们是:磁场方向的变化、来自太阳系外的宇宙射线的增加以及来自太阳粒子的减少。

太阳鞘耗尽区有这三个迹象中的两个。太阳粒子减少了,宇宙射线增加了,但是我们仍然没有看到磁场方向的关键变化。

磁场

在三篇论文的第一篇中,伦纳德·伯拉加、诺曼·内斯和埃德·斯通报告了磁场数据,这些数据表明旅行者1号在2012年5月29日至2012年9月26日期间五次跨越边界进入这个未知的宇宙区域。

换句话说,它先是试探性地进入,然后又迅速退了出去,再次进入,再次退出,最后第五次跨越边界。这一次,它留在了那里。您可以在下图看到旅行者号的摇摆不定。

伯拉加和他的同事们说,在这次跳舞过程中磁场强度的跳跃,每次都伴随着带电粒子数量的下降,“与旅行者1号之前观察到的任何情况都不同”。但是,每次旅行者号穿过边界时,磁场的方向都顽固地保持不变。恐怕我们还没有进入星际空间。

宇宙射线和太阳粒子

克里米吉斯是低能带电粒子仪器团队的负责人,他和他的同事在今天发表的第二篇论文中报告说,在2012年8月25日,来自太阳的粒子急剧减少,同时,自旅行者1号进入新命名的太阳鞘耗尽区以来,来自太阳系外的宇宙射线稳步增加。这正是去年10月的暗示,让每个人(好吧,是我)猜测旅行者号已经说了最后的再见。埃德·斯通和他的同事的第三篇论文使用了来自不同仪器的数据,研究了8月25日的这种变化,再次指出来自日球层的低能离子突然消失,取而代之的是宇宙射线的涌入。

今年3月,在期刊《地球物理研究快报》上报道了这一事件。一篇关于该论文的新闻稿犯了一个错误,说旅行者号已经离开了太阳系,并引起了轩然大波,美国宇航局最终不得不有点扫兴地说它没有。

当时我联系了该论文的第一作者,新墨西哥州立大学的比尔·韦伯(他也是今天发表的第三篇论文的作者)。他的回复非常可爱,我将在这里完整地复制下来。

“首先,我认为我们宇宙射线子系统(CRS,旅行者号上的一个仪器)团队的任何人都不会忘记在计算机显示器上观看,甚至在某些情况下每小时观看一次,因为某些粒子的强度急剧下降,而另一些粒子的强度在2012年7月和8月的几次事件中同时增加。这些变化是如此之大,完全出乎意料,以至于我们中的一些人实际上怀疑仪器是否坏了。但在8月25日开始的最后一次下降中,强度下降(或上升)了10~100倍,我们可以看到这一切每天都在发生。对于旅行者号和现代科技来说,能够观察到这些事件的发生(加上110亿英里之外的17小时光速传播时间)真是一个胜利。”

然后,瞧,在日球层粒子消失后,仍然存在微弱的信号。这是低能量银河宇宙射线的微弱信号,峰值能量为30-50 MeV,正好在之前的一些预测所建议的范围内!这正是CRS仪器在40多年前设计要测量的东西。”

他说,从粒子的角度来看,他们认为旅行者1号已经走了。但磁场数据需要更长的时间来解释。现在我们知道磁场说不,或者至少说“还没”。

所以,我们等待。我们等待旅行者号探索这个新的太空区域。我们等待听到旅行者号看到的磁场有任何变化的消息。我们等待着我们已经以某种方式、勉强成为星际物种的消息。

但我希望我们不必等太久。到2020年,旅行者号的电力供应将开始不足,一台仪器需要被关闭。具体是哪一台目前尚未决定。让我们希望到那时,如果它是磁力计也没有关系。

论文

1. 旅行者1号进入太阳鞘耗尽区时的磁场观测

2. 寻找出口:旅行者1号在日球层与银河系的边界

3. 旅行者1号在日球层离子耗尽的区域观察低能量银河宇宙射线

图片:旅行者号在“磁性高速公路”上的印象,现在称为太阳鞘耗尽区。来源:NASA/JPL-Caltech

Kelly Oakes has a master's degree in science communication and a degree in physics, both from Imperial College London. She started this blog so she could share some amazing stories about space, astrophysics, particle physics and more with other people, and partly so she could explore those stories herself.

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