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NASA航海家 2 号飞出太阳系 进入星际空间

http://dailynews.sina.com   2019年11月09日 06:30   中国日报

(综合报导)于 42 年前发射离开地球的航海家 2 号探测器,已被证实在去年 11 月穿越太阳圈,成为史上第 2 个离开太阳系的人造物体;往后,它将和航海家 1 号(第一个离开太阳系的人造物体)一起研究太阳系外我们依旧陌生的地区,直到它们无法再回传讯号。

1977 年时,NASA 分别发射了航海家 1 号(Voyager 1)与航海家 2 号(Voyager 2)两艘探测器,前者任务为研究木星和土星系统,后者则飞掠木星、土星、天王星和海王星,号称最多产的太空飞行器;达成主要任务后,2 艘探测器开启新的星际任务,继续往太阳系边缘飞奔而去。

2012 年 8 月时,航海家 1 号在距离太阳 122AU 远的地方,检测到周围高能粒子(宇宙射线)逐渐增加,并且出现 2 个尖峰,恰能对应来自太阳的低能带电粒子流强度出现 2 次下降,表明当时星际介质正泄漏进太阳系内。

2 道尖峰过去后,高能粒子暂时消失,太阳粒子又回到正常峰值,但最后,太阳低能粒子浓度忽然下降接近零、高能粒子浓度冲高,再也没有逆转迹象,表明航海家 1 号正式脱离太阳圈进入星际空间,率先成为首个飞离太阳系的人造探测器,也初步判定太阳系边界究竟延伸了多远。

现在,《自然天文学》(Nature Astronomy)期刊一举刊出 5 篇独立研究论文,证实航海家 2 号(Voyager 2)也已于 2018 年 11 月 5 日穿越太阳圈(heliosphere),正式离开太阳支配范围,进入未知新世界。

太阳圈是指太空中受到太阳引力、磁场等条件控制的区域,而太阳风(从太阳上层大气吹出的带电粒子流)能发挥作用的最远位置即太阳圈边缘,称为太阳风层顶/日球层顶(heliosphere);穿过日球层顶后就不再是太阳的领地,而是充满其他高能介质的星际空间。

科学家们在分析航海家 2 号回传的数据时发现,探测器周围的等离子体密度忽然于 2018 年 11 月 5 日跃升近 20 倍,此时距离太阳 119AU,并且来自太阳的稳定粒子流影响力逐渐消失,改由高能质子流取代(也就是起源自银河系的宇宙射线),种种变化告诉研究人员们,在太阳系遨游 42 年后,航海家 2 号终于也穿越最后一道关卡离开太阳系。

透过比较航海家 1 号与 2 号的数据,科学家能梳理出更多太阳系边缘的资讯,比如航海家 1 号由于遇到侵入太阳系的银河物质,在穿越日球层顶时明显更费心力,基本上滞留了 2 年才正式跑出去;然而航海家 2 号看见太阳粒子泄漏到星际空间中,且穿越的日球层顶更薄,基本上仅花费 1 天就越境成功,天文学家得想办法弄清楚为何两者差异如此大。

但可以确定,日球层顶会随著太阳活动周期变化而晃动,就像我们的肺随著呼吸而膨胀收缩一样。

2012 年,航海家 1 号检测到太阳圈外的等离子体密度略高于预期;2018 年,航海家 2 号检测到太阳圈外的等离子体比预期中还要热(但依然比太阳圈内的温度还要冷),两者都表明等离子体受到某种程度的压缩,但目前还不知道是什么原因促成;此外,2 艘探测器均发现交界处磁场的方向、大小变化都不大,这令科学家感到惊讶,他们原本预期太阳磁场与星际磁场交界处应该更加混乱,然而数据表明两种磁场几乎对齐。

不过航海家 2 号有检测到太阳风与星际风相互作用的薄层,而航海家 1 号未检测到,为了做更多比较,NASA 有打算在未来发射专门研究太阳系边界的太空飞行器。

现在,航海家 1 号与航海家 2 号分别沿著两个不同方向离太阳而去,前者目前距离太阳超过 220 亿公里,后者距离太阳 182 公里,而航海家 2 号发出的讯号需经过约 16.5 小时才能回到地球。详细数字资讯可以上 NASA 网站追踪。

科学家预计这两艘探测器还能工作 5 年,为我们描绘更多未知的事物。

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