„Voyager 1“ ir „Voyager 2“ zondai atsiuntė tokius duomenis, jog tai tapo tikra mįsle mokslininkams - kas darosi kosmose, už Saulės įtakos sferos? (Video)

Iš heliosferos – gigantiško burbulo, kuriame dominuoja iš Saulės ištrūkstančios krūvį turinčios dalelės – zondas „Voyager 2“ oficialiai išskrido 2018 m. lapkričio 5 dieną, praėjus daugiau nei 6 metams po to, kai tą patį padarė „Voyager 1“.

„Voyager 2“ misijos valdymo grupė turėjo pakankamai laiko pastudijuoti „Voyager 2“ ištrūkimą iš Heliosferos pietinio pusrutulio („Voyager 1“ išvyko šiaurinio heliosferos pusrutulio pusėje) ir pagal šiuos duomenis žurnale „Nature Astronomy“ publikavo iškart penkis mokslinius straipsnius.

O zondo atsiųsti duomenys buvo kupini staigmenų. Pavyzdžiui, heliopauzę – ribą tarp heliosferos ir tarpžvaigždinės erdvės – „Voyager 2“ kirto būdamas 119 astronominių vienetų (AV) atstumu nuo Saulės. „Voyager 1“ heliopauzę pasiekė už labai panašaus atstumo – 121 AV. 1 astronominis vienetas yra vidutinis atstumas tarp Saulės ir Žemės, kuris yra lygus 150 mln. kilometrų.

Anot vieno iš penkių mokslinių straipsnių pagrindinio autoriaus Stamatioso Krimigiso, toks heliopauzės atstumų panašumas mokslininkus nustebino dėl to, kad „Voyager 2“ šią ribą kirto Saulės minimumo metu, kai žvaigždės aktyvumas yra mažiausias, o „Voyager 1“ – Saulės maksimumo metu.

„Pagal mūsų turimus teorinius modelius mes tikėjomės, kad bus iš tiesų aiškus skirtumas“, – sakė Johnso Hopkinso universiteto (JAV) Taikomosios fizikos laboratorijoje dirbantis S.Krimigisas, taip pat atstovaujantis ir Atėnų akademijos (Graikija) Kosminių tyrimų ir technologijų biurui.

„Voyager“ projekto mokslininkas Edas Stone'as iš Kalifornijos technologijų instituto taip pat pabrėžė heliosferos dinamiškumą. „Heliosfera įkvėpinėja ir iškvėpinėja“, – per telekonferenciją sakė mokslininkas.

Be Saulės ciklo lemiamo heliosferos išsipūtimo ir sumažėjimo pasitaiko ir labiau trumpalaikių jos formos pokyčių, kuriuos lemia vainikinės masės išsiveržimai – galingi sprogimai Saulės paviršiuje, kurių metu į kosmosą išmetamas milžiniškas kiekis plazmos.

„Būtent tokias labai sudėtingas sąveikas mes ir studijuojame“, – sakė E.Stone'as, taip pat vadovavęs vienam iš penkių neseniai aprašytųjų tyrimų.

„Voyager 2“ atlikti tarpžvaigždinio magnetinio lauko matavimai mokslininkus taip pat sudomino. Iki „Voyager 1“ išskridimo į tarpžvaigždinę erdvę 2012 metais mokslininkai tikėjosi reikšmingų magnetinio lauko krypties skirtumų heliosferos viduje ir jos išorėje. Tačiau „Voyager 1“ signalai parodė, kad šie magnetiniai laukai iš esmės yra vienos krypties. Labai panašius duomenis pateikė ir „Voyager 2“. Tad mokslininkai dabar gali daugiau ar mažiau užtikrintai teigti, jog toks magnetinių laukų krypčių sutapimas yra ne atsitiktinis sutapimas, o įprastinė būsena, normalus reiškinys.

„Pasiekėme šiokį tokį supratimą, dėl ko magnetinis laukas nesikeičia. Turėtų egzistuoti kažkoks procesas, lemiantis laukų susiderinimą, tik tas procesas mums dar tiesiog nesuprantamas“, – sakė trečio iš penkių straipsnių pagrindinis autorius, NASA Goddardo kosminių skrydžių centro (JAV) mokslininkas Leonardas Burlaga.

Dėmesio nusipelnė ir „nutekėjimas“, pastebėtas abiejuose tarpžvaigždiniuose zonduose. Besiartinant prie heliopauzės „Voyager 1“ dviem skirtingais atvejais užfiksavo tarpžvaigždinių dalelių srautus. Misijos valdymo grupė nusprendė, kad zondas kirto „tarpžvaigždinių srovių tunelius“. Tuo tarpu „Voyager 2“ patirtis buvo priešinga – antrasis tarpžvaigždinis zondas ir išskirejęs iš heliosferos vis dar fiksuodavo šiek tiek Saulės dalelių.

Gali būti, kad šį skirtumą lemia heliosferos geometrija – prisiminkime, kad abu zondai šį Saulės aktyvumo burbulą paliko labai skirtingomis kryptimis ir skirtingose vietose. „Bet tikro atsakymo į šį klausimą dar neturime“, – sakė S.Krimigisas.

Esama ir kitokių skirtumų tarp abiejų zondų perduotų duomenų. Pavyzdžiui, „Voyager 1“ užfiksavo, kad Saulės vėjo – heliosferą „pripūtinėjančio“ krūvį turinčių dalelių srauto, nuolat judančio nuo Saulės – greitis ties heliopauzę krito beveik iki nulio. Bet „Voyager 2“ matavo santykinai didelį Saulės spėjo greitį iki pat ribos kirtimo. Be to, „Voyager 2“ duomenys rodo, kad jo ištrūkimo iš Saulės sistemos vietoje heliopauzė yra lygesnė ir plonesnė, nei kad parodė „Voyager 1“. Nors panašu, kad ir vienas, ir kitas zondas šią ribą kirto greičiau nei per parą.

Ilgos kelionės pabaiga

Abu zondai š kosmosą buvo iškelti 1977 metais, su kelių savaičių skirtumu tarp raketų startų. „Voyager 1“ aplankė Jupiterį ir Saturną. Antrasis zondas – ne tik Jupiterį ir Saturną, bet ir Uraną bei Neptūną.

Po „Voyager 2“ priartėjimo prie Neptūno, kuris įvyko 1989 m. rugpjūtį, abiejų zondų kelionėje prasidėjo misijos fazė, vadinama „Voyager Interstellar Mission“ – kelionė į nežinomus tolius ir tarpžvaigždinę tamsą. O ta tamsa ir nežinomybė visą laiką buvo beveik absoliuti – žinių apie heliosferos pakraščius turėta labai nedaug.

„Neįsivaizdavome, kokio dydžio yra tas burbulas. Ir be jokios abejonės nežinojome, ar šie zondai išsilaikys pakankamai ilgai, kad pasiektų burbulo pakraštį ir įskristų į tarpžvaigždinę erdvę“, – sakė E.Stone'as.

Beje, čia reikėtų paminėti vieną įdomią detalę: įskridimas į tarpžvaigždinę erdvę dar nėra išskridimas iš Saulės sistemos, nes Saulės gravitacinė įtaka yra kur kas platesnė už heliosferą: tūkstančių AV atstumu nuo Saulės sukasi vadinamasis Oorto debesis – iš trilijonų kometų sudarytas žiedas, kuris formaliai priskiriamas Saulės sistemai.

Tačiau „Voyager“ zondai artėja prie savo kelio pabaigos. Abiejų šių aparatų energijos šaltinis yra trys radioizotopiniai termoelektriniai generatoriai (RTG), elektrą išgaunantys iš šilimos, kurią generuoja plutonio-238 radioaktyvusis skilimas. Ir kuo daugiau šio plutonio būna jau suskilę, tuo mažesnė yra generatoriaus galia.

Misijos valdymo grupė jau ėmėsi visų įmanomų žingsnių, kad iš likusio branduolinio kuro išspaustų viską, kas įmanoma – atjungė nebūtinus šildytuvus ir mokslinius instrumentus, kad sumažintų zondų energijos sąnaudas. Todėl dabar iš pilno 10 instrumentų rinkinio „Voyager 2“ liko su penkiais veikiančiais, o „Voyager 1“ – su keturiais įrankiais (pastarojo plazmos spektrometras sugedo dar 1980 metais). Bet energijos suvartojimo mažinimo galimybės jau beveik išsemtos, todėl numatoma, kad abu zondai rinkti ir į Žemę persiųsti duomenis galės dar maždaug penkerius metus, teigia E.Stone'as.

Gali būti, kad tie paskutiniai penkeri zondų gyvavimo metai bus labai produktyvūs, galbūt atskleisiantis esmines „tikros“ tarpžvaigždinės erdvės – milžiniško regiono, tvyrančio už suvelto ir sudėtingo ruožo, esančio ties heliosferos pakraščiais, kur vis dar juntama stipri Saulės įtaka – savybes.

Pavyzdžiui, „ar tolstant pamatysime, kaip išorinis magnetinis laukas iš lėto, bet užtikrintai pasisuka į nesutrikdytą būseną, kuri turėtų būti būdinga tolimesniems tarpžvaigždinės erdvės regionams? Kaip toli nuo heliosferos galime nuskristi ir išmatuoti Paukščių tako galaktiką be heliosferos įtakos matavimų rezultatams?“ – jam rūpimus klausimus kelia E.Stone'as.

O į kitus svarbius klausimus būtų įmanoma atsakyti tik pradėjus vykdyti naujas kosmines misijas. Pavyzdžiui, iki šiol nežinome, kokia yra heliosferos forma – ar taisyklinga sferinė, ar ji turi į kometą panašią uodegą. Abu „Voyager“ zondai iš heliosferos ištrūko priekinėje, judėjimo kryptimi esančioje Saulės burbulo pusėje, kuri skrodžia tarpžvaigždinę erdvę.

„Be jokios abejonės norėtume zondo, kuris nuskristų į uodegą – jei tik tokia egzistuoja. Bet, žinoma, uodega galėtų būti labai ilga – šimtų AV ilgio“, – sakė Ajovos universiteto (JAV) mokslininkas Donas Gurnettas, vieno iš naujųjų straipsnių pagrindinis autorius.

Dabar „Voyager 1“ nuo Žemės nutolęs 148 AV atstumu, o „Voyager 2“ – 122,4 AV atstumu. Vieną nuo kito juos skiria 160 AV nuotolis. Kitas toliausiai nuo Žemės nuskridęs zondas yra taip pat NASA kūrinys – Plutono tyrinėtojas „New Horizons“, kuris šiuo metu nuo Žemės nutolęs 46 AV atstumu.

Bet nereikėtų tikėtis, kad „New Horizons“ kada nors pateiks naują duomenų rinkinį apie tarpžvaigždinę erdvę – labai tikėtina, kad jo energija visiškai išsibaigs nuskridus „tik“ 90 AV nuo Žemės. Tačiau tai nereiškia, kad jo darbas jau baigtas – „New Horizons“ dar ilgai rinks įdomius duomenis apie Koiperio juostą – kosminių objektų žiedą, besisukantį už Neptūno.