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四十年后的回眸:旅行者2号飞出日球层,带回星际空间新发现

四十年后的回眸:旅行者2号飞出日球层,带回星际空间新发现

1977年8月20日,旅行者2号从佛罗里达州卡纳拉尔角发射。它是第一艘用来从外部观察我们太阳系的探测器。

在那时,没有人知道探测器能否进入星际空间,或者甚至是能否坚持过深空中这么长的旅程。

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但是在2018年,旅行者2号和它的姊妹探测器,旅行者1号,都成功进入了星际空间。它们跨越边界时的不同情况给了科学家们一次独特的机会,来比较旅行者1号和2号收集到的数据的区别。这些数据也使科学家们能够像观察银河系中其他恒星一样来观察太阳——从我们太阳系的边界之外观察。在《自然-天文学》杂志上刊登了数据的原结果,给出了两探测器跨越边界时情况的对比。

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速度更快的旅行者1号在2011年进入了星际空间。而在发射了四十多年后,旅行者2号也在2018年11月5号完成了同样的飞越。两艘探测器从不同的位置穿出了日球层——旅行者1号从北半球,旅行者2号从南半球。

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图源:Nature

漫长等待后的结果

“我们当时绝对不知道探测器的寿命能够长到离开这个气泡,进入星际空间,”爱德华·斯图恩是旅行者任务的一名项目专家,他在一次宣布发现的媒体发布会上这样说。

“对于太阳在周围制造的这个气泡有多大,我们没有什么定量的认识。”他说。

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旅行者飞船发射后探索星际空间的想象图。

这里的“气泡”指的太阳在自己和伴随的行星周围制造的边界。太阳发射的太阳风和星际空间吹来的风相互作用,带来了延伸至行星轨道之外的日球层。日球层也保护着地球和太阳系其他成员不受来自银河系其他部分的宇宙射线的潜在危害。

丹·瑞森费尔德是洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员,未参与该项研究。他说,天文学家曾打赌,旅行者探测器什么时候能穿出日球层。

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“旅行者号的名声来自它对行星的探测,” 瑞森费尔德告诉《逆向》杂志。“然后就沉寂了许多年,因为它只是在行星之外的宇宙深处前进。”

旅行者2号飞出日球层极其令人激动,因为它搭载了一台可工作的等离子体仪。而旅行者1号的同种仪器不幸地在20世纪80年代损坏了。日球层内太阳的热等离子体向层外逐渐过渡为更冷更密集的物质,对于测定这个过程,等离子体仪极为重要。

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图源:NASA

由于两探测器从不同位置飞出,飞出时处于的太阳磁周期也不同,因此,收集到的数据大不相同。比如说,比起旅行者1号,旅行者2号展现的日球层边界平滑得多也更细,有着更强的磁场。

第二组数据也让我们对日球层的形状有了更好的认识。

“旅行者2号穿出日球层顶的情况告诉我们,我们的日球层不是完美的正圆,而是不对称的。” 瑞森费尔德说。

从外向里看

这次任务的观测结果能帮科学家们理解星际空间如何影响太阳,太阳又如何影响银河系的周边环境。

旅行者任务的测量结果显示,日球层之外的星际介质并不稳定,会受太阳风和星系风的相互作用影响。日球层保护地球不受宇宙射线的侵害,因为大约只有百分之三十的射线能够穿透这个气泡的保护。

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两旅行者探测器在不同时间不同地点飞出了日球层。

“通过理解日球层的保护作用,我们会更加了解日球层如何由于星际介质变化而随着时间变化。” 斯图恩在访谈中说。“如果附近有事件发生导致压力增加,日球层就会被压缩,从而辐射会变得强得多。”

詹米·兰金是普林斯顿大学天体物理学系的一名研究人员,未参与本次研究。她指出了旅行者2号飞出日球层带来的其他重要数据。

“旅行者1号的飞越中有些未解决的问题,科学家们期待着旅行者2号能够报告星际介质那里的温度,” 兰金告诉 《逆向》杂志。“两者的时间差让我们能够更好了解太阳如何影响这片区域,以及太阳气候的变化。”

旅行者2号预计还有五六年的寿命,所以随着它继续探索星际空间,将会持续反馈回对星际介质的测量结果。

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“既然我们大多数时候都从太阳系内研究自己的恒星,那么我们从外向里看会发现什么呢?” 兰金说。

旅行者2号发射时还未出生的兰金用旅行者收集的数据写了她的博士后论文。她计划继续使用此次任务未来的数据来回答目前关于我们母恒星的问题。

“从大尺度上看是什么样的?如果外面有人在远远地观察我们,就像我们观察其他恒星一样,我们看上去是什么样的?” 兰金问。“从某种意义上说,我们现在能够回望我们自己了。”

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图源:NASA/JPL

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. Alkaid虞-Passant Rabie- inverse

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