Credito d'immagine: NASA
Il veicolo spaziale Voyager 1 della NASA ha quasi raggiunto i limiti esterni del sistema solare in una regione dello spazio, chiamata eliosfera, dove il vento solare soffia contro il gas interstellare. Questa è la prima volta che gli scienziati raccolgono dati su queste aree distanti del sistema solare. Lanciato il 5 settembre 1977, Voyager 1 è ora a 13 miliardi di km dal Sole.
Il veicolo spaziale Voyager 1 della NASA sta per fare di nuovo la storia come il primo veicolo spaziale ad entrare nell'ultima frontiera del sistema solare, una vasta distesa in cui il vento del Sole soffia caldo contro il sottile gas tra le stelle: spazio interstellare. Tuttavia, prima di raggiungere questa regione, Voyager 1 deve passare attraverso lo shock di terminazione, una zona violenta che è la fonte di fasci di particelle ad alta energia.
Il viaggio di Voyager attraverso questa zona turbolenta fornirà agli scienziati le loro prime misurazioni dirette della frontiera finale inesplorata del nostro sistema solare, chiamata eliosfera, e gli scienziati stanno discutendo se questo passaggio è già iniziato. Due articoli su questa ricerca sono stati pubblicati su Nature il 5 novembre 2003. Il primo articolo, del Dr. Stamatios M. Krimigis del Laboratorio di fisica applicata dell'Università John Hopkins, Laurel, Md. E il suo team, fornisce prove a sostegno della richiesta quel Voyager 1 è passato oltre lo shock di terminazione. Il secondo documento, del Dr. Frank B. McDonald dell'Università del Maryland, College Park e del suo team, fornisce prove contro questa affermazione. Un terzo documento, pubblicato il 30 ottobre 2003 in Geophysical Research Letters dal Dr. Leonard F. Burlaga del Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Md. E collaboratori, fornisce la prova che Voyager 1 non è passato oltre lo shock di terminazione. (Fare riferimento all'immagine 2a per un'illustrazione dell'urto di terminazione e dell'elicottero).
“Le osservazioni di Voyager 1 mostrano che siamo entrati in una nuova parte del sistema solare. Indipendentemente dal fatto che abbiamo attraversato lo shock di terminazione o meno, i team sono entusiasti perché questo non è mai stato visto prima: le osservazioni sono diverse qui rispetto al sistema solare interno ", ha affermato Eric Christian, scienziato di disciplina per la ricerca di Sun Earth Connection programma presso la sede della NASA, Washington, DC.
“Voyager 1 ha visto segni sorprendenti della regione in profondità nello spazio in cui si forma un'onda d'urto gigante mentre il vento del Sole rallenta improvvisamente e preme verso l'esterno contro il vento interstellare. Le osservazioni ci hanno sorpreso e perplesso, quindi c'è molto da scoprire mentre Voyager inizia a esplorare questa nuova regione ai margini esterni del sistema solare ", ha affermato il dott. Edward Stone, scienziato del progetto Voyager, California Institute of Technology, Pasadena, California.
A oltre otto miliardi di miglia (13 miliardi di km) dal Sole, Voyager 1 è l'oggetto più distante costruito dall'umanità. Lanciato il 5 settembre 1977, esplorò i pianeti giganti Giove e Saturno prima di essere lanciato nello spazio profondo dalla gravità di Saturno. Ora si avvicina e potrebbe essere temporaneamente entrato nella regione oltre lo shock di terminazione.
Lo shock di terminazione è dove il vento solare, un sottile flusso di gas caricato elettricamente che soffia costantemente dal Sole, viene rallentato dalla pressione del gas tra le stelle. Allo shock di terminazione, il vento solare rallenta bruscamente dalla sua velocità media di 300 - 700 km al secondo (700.000 - 1.500.000 mph). (Fare riferimento al filmato 4 per vedere come questo riscalda il vento solare nell'eliosfera).
La posizione esatta dello shock di terminazione non è nota e inizialmente si pensava che fosse più vicina al Sole di quanto lo sia attualmente Voyager 1. Mentre Voyager 1 volava sempre più lontano dal Sole, confermava che tutti i pianeti erano dentro un'immensa bolla soffiata dal vento solare e che lo shock di terminazione era molto più distante (Animazione 1).
Stimare la posizione dello shock di terminazione è difficile perché non conosciamo le condizioni precise nello spazio interstellare, e anche ciò che sappiamo, la velocità e la pressione del vento solare, i cambiamenti che causano l'espansione, la contrazione e lo shock di terminazione ondulazione. Puoi vedere un effetto simile ogni volta che lavi i piatti (Film 3). Se si posiziona una piastra sotto un flusso di acqua, si nota che l'acqua si diffonde sulla piastra in un flusso relativamente regolare. Il flusso d'acqua ha un bordo ruvido in cui l'acqua rallenta bruscamente e si accumula. Il bordo è come lo shock di terminazione e quando il flusso d'acqua cambia, la forma e le dimensioni del bordo grezzo cambiano.
Dal 1 ° agosto 2002 al 5 febbraio 2003, gli scienziati hanno notato letture insolite dai due strumenti a particelle energetiche sul Voyager 1, indicando che era entrato in una regione del sistema solare come nessun altro mai visto prima. Ciò ha portato alcuni a sostenere che Voyager potrebbe essere entrato in una funzione transitoria dello shock di terminazione. Proprio come piccoli dossi e "dita" appaiono e scompaiono nel bordo ruvido del flusso d'acqua sopra un piatto, Voyager potrebbe aver inserito un "dito" temporaneo nel bordo dello shock di terminazione.
La controversia si risolverebbe facilmente se Voyager potesse ancora misurare la velocità del vento solare, perché il vento solare rallenta bruscamente allo shock di terminazione. Tuttavia, lo strumento che misura la velocità del vento solare non funziona più sul venerabile veicolo spaziale, quindi gli scienziati devono utilizzare i dati degli strumenti che stanno ancora lavorando per dedurre se Voyager ha trafitto lo shock di terminazione.
Le prove per l'attraversamento dello shock includono l'osservazione di Voyager secondo cui particelle caricate elettricamente ad alta velocità (elettroni e ioni) sono aumentate più di 100 volte durante il periodo dal 1 agosto 2002 al 5 febbraio 2003. Questo sarebbe prevedibile se Voyager avesse superato lo shock di terminazione, poiché lo shock accelera naturalmente le particelle cariche elettricamente che rimbalzano avanti e indietro come palle da ping pong tra i venti veloci e lenti sui lati opposti dello shock.
In secondo luogo, le particelle scorrevano verso l'esterno, oltre Voyager e lontano dal sole. Ciò sarebbe prevedibile se Voyager avesse già attraversato oltre lo shock di terminazione, poiché la regione di accelerazione nello shock di terminazione sarebbe ora dietro il veicolo spaziale. Terzo, una misura indiretta della velocità del vento solare indicava che il vento solare era lento durante questo periodo, come ci si aspetterebbe se Voyager fosse oltre lo shock.
"Abbiamo utilizzato una tecnica indiretta per dimostrare che il vento solare ha rallentato da circa 700.000 mph a molto meno di 100.000 mph. Questa stessa tecnica era stata utilizzata da noi in precedenza, quando lo strumento che misurava la velocità del vento solare funzionava ancora e l'accordo tra le due misurazioni era nella maggior parte dei casi migliore del 20% ", ha affermato Krimigis.
Le prove contro l'ingresso nello shock includono l'osservazione che mentre si è verificato un drammatico aumento delle particelle a bassa velocità, non sono state osservate alle velocità leggermente più elevate che gli scienziati ritengono che lo shock di terminazione generi.
Tuttavia, la prova più forte contro l'ingresso è l'osservazione di Voyager che il campo magnetico non è aumentato durante questo periodo. Secondo i modelli teorici, ciò deve avvenire ogni volta che il vento solare rallenta. Immagina un'autostrada con traffico moderato. Se qualcosa rallenta i conducenti, diciamo una pozza d'acqua, le macchine si accumulano: la loro densità aumenta. Allo stesso modo, la densità (intensità) del campo magnetico trasportato dal vento solare aumenterà se il vento solare rallenta.
“L'analisi delle osservazioni sul campo magnetico di Voyager 1 alla fine del 2002 indica che non è entrato in una nuova regione della lontana eliosfera dopo aver attraversato lo shock di terminazione. Piuttosto, i dati del campo magnetico avevano le caratteristiche attese sulla base di molti anni di osservazioni precedenti, sebbene l'intensità delle particelle energetiche osservate sia insolitamente alta ", ha detto Burlaga.
I team concordano sul fatto che Voyager 1 abbia visto un nuovo fenomeno: un periodo di sei mesi in cui le particelle a bassa energia erano molto abbondanti e scorrevano via dal Sole. Quando il periodo insolito si concluse, entrambi concordano sul fatto che Voyager 1 era tornato nel vento solare, quindi se questo era un passaggio temporaneo oltre lo shock di terminazione, lo shock sarà visto di nuovo, probabilmente nei prossimi due anni. Infine, le osservazioni indicano che lo shock di terminazione è molto più complicato di quanto si pensasse.
Per le loro missioni originali su Giove e Saturno, il Voyager 1 e il veicolo spaziale gemello Voyager 2 erano destinati a regioni dello spazio in cui i pannelli solari non sarebbero stati fattibili, quindi ognuno era dotato di tre generatori termoelettrici di radioisotopi per produrre energia elettrica per i sistemi e gli strumenti del veicolo spaziale. Operando ancora in condizioni remote, fredde e buie 26 anni dopo, i Voyager devono la loro longevità a questi generatori forniti dal Dipartimento dell'Energia, che producono elettricità dal calore generato dal naturale decadimento del biossido di plutonio.
I Voyager furono costruiti dal Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA a Pasadena, in California, che continua a operare su entrambi i veicoli spaziali 26 anni dopo il loro lancio. I veicoli spaziali sono controllati e i loro dati restituiti attraverso la Deep Space Network (DSN) della NASA, un sistema globale di localizzazione dei veicoli spaziali gestito anche da JPL. Il Project Manager Voyager è Ed Massey di JPL. Lo scienziato del progetto Voyager è il Dr. Edward Stone del California Institute of Technology.
Fonte originale: Comunicato stampa NASA
