Ett år sedan, den 5 november, 2018, NASA:s Voyager 2 blev bara den andra rymdfarkosten i historien som lämnade heliosfären - den skyddande bubblan av partiklar och magnetfält som skapats av vår sol. På ett avstånd av cirka 11 miljarder miles (18 miljarder kilometer) från jorden – långt bortom Plutos omloppsbana – hade Voyager 2 kommit in i det interstellära rymden, eller området mellan stjärnor. I dag, fem nya forskningsartiklar i tidskriften Natur astronomi beskriv vad forskare observerade under och efter Voyager 2:s historiska korsning.

Varje papper beskriver resultaten från ett av Voyager 2:s fem operationsvetenskapliga instrument:en magnetfältssensor, två instrument för att detektera energiska partiklar i olika energiområden och två instrument för att studera plasma (en gas som består av laddade partiklar). Tagen tillsammans, fynden hjälper till att måla en bild av denna kosmiska kustlinje, där miljön som skapats av vår sol slutar och det stora oceanen av interstellära rymden börjar.

Solens heliosfär är som ett skepp som seglar genom det interstellära rymden. Både heliosfären och det interstellära rymden är fyllda med plasma, en gas som har fått några av sina atomer borttagna från sina elektroner. Plasman inuti heliosfären är varm och gles, medan plasman i det interstellära rymden är kallare och tätare. Utrymmet mellan stjärnor innehåller också kosmiska strålar, eller partiklar som accelereras av exploderande stjärnor. Voyager 1 upptäckte att heliosfären skyddar jorden och de andra planeterna från mer än 70 % av den strålningen.

När Voyager 2 lämnade heliosfären förra året, forskare meddelade att dess två energiska partikeldetektorer märkte dramatiska förändringar:Hastigheten av heliosfäriska partiklar som upptäcktes av instrumenten rasade, medan hastigheten för kosmiska strålar (som vanligtvis har högre energier än heliosfäriska partiklar) ökade dramatiskt och förblev hög. Ändringarna bekräftade att sonden hade gått in i en ny region i rymden.

Innan Voyager 1 nådde kanten av heliosfären 2012, forskare visste inte exakt hur långt denna gräns var från solen. De två sonderna lämnade heliosfären på olika platser och även vid olika tidpunkter i de ständigt upprepade, cirka 11-årig solcykel, under vilken solen går igenom en period med hög och låg aktivitet. Forskare förväntade sig att kanten av heliosfären, kallad heliopaus, kan röra sig när solens aktivitet förändras, ungefär som en lunga som expanderar och drar ihop sig med andetag. Detta överensstämde med det faktum att de två sonderna mötte heliopausen på olika avstånd från solen.

De nya tidningarna bekräftar nu att Voyager 2 ännu inte befinner sig i det ostörda interstellära rymden:som sin tvilling, Voyager 1, Voyager 2 verkar vara i ett stört övergångsområde strax bortom heliosfären.

"Voyagersonderna visar oss hur vår sol interagerar med det som fyller det mesta av utrymmet mellan stjärnor i Vintergatans galax, sa Ed Stone, projektforskare för Voyager och professor i fysik vid Caltech. "Utan dessa nya data från Voyager 2, vi skulle inte veta om det vi såg med Voyager 1 var karakteristiskt för hela heliosfären eller specifikt för platsen och tiden när den korsade."

Trycker igenom plasma

De två rymdfarkosterna Voyager har nu bekräftat att plasman i det lokala interstellära rymden är betydligt tätare än plasman inne i heliosfären, som forskarna förväntade sig. Voyager 2 har nu även mätt temperaturen på plasman i det närliggande interstellära rymden och bekräftat att den är kallare än plasman inne i heliosfären.

Under 2012, Voyager 1 observerade en något högre än förväntat plasmadensitet strax utanför heliosfären, vilket indikerar att plasman komprimeras något. Voyager 2 observerade att plasman utanför heliosfären är något varmare än förväntat, vilket också kan indikera att den komprimeras. (Plaman utanför är fortfarande kallare än plasman inuti.) Voyager 2 observerade också en liten ökning av plasmadensiteten precis innan den lämnade heliosfären, vilket indikerar att plasman är komprimerad runt bubblans inre kant. Men forskarna förstår ännu inte helt vad som orsakar kompressionen på båda sidor.

Läckande partiklar

Om heliosfären är som ett skepp som seglar genom det interstellära rymden, det verkar som om skrovet är något otät. Ett av Voyagers partikelinstrument visade att en rännil av partiklar inifrån heliosfären glider genom gränsen och in i det interstellära rymden. Voyager 1 gick ut nära "fronten" av heliosfären, i förhållande till bubblans rörelse genom rymden. Voyager 2, å andra sidan, ligger närmare flanken, och denna region verkar vara mer porös än regionen där Voyager 1 ligger.

Magnetfältsmysterium

En observation av Voyager 2:s magnetfältsinstrument bekräftar ett överraskande resultat från Voyager 1:Magnetfältet i området strax bortom heliopausen är parallellt med magnetfältet inne i heliosfären. Med Voyager 1, forskare hade bara ett prov av dessa magnetiska fält och kunde inte säga säkert om den uppenbara inriktningen var karakteristisk för hela den yttre regionen eller bara en slump. Voyager 2:s magnetometerobservationer bekräftar Voyager 1-fyndet och indikerar att de två fälten är i linje, enligt Stone.

Voyager-sonderna lanserades 1977, och båda flög förbi Jupiter och Saturnus. Voyager 2 ändrade kurs vid Saturnus för att flyga förbi Uranus och Neptunus, utför de enda nära förbiflygningarna av dessa planeter i historien. Voyager-sonderna avslutade sin Grand Tour av planeterna och började sitt interstellära uppdrag för att nå heliopausen 1989. Voyager 1, den snabbaste av de två sonderna, är för närvarande över 13,6 miljarder miles (22 miljarder kilometer) från solen, medan Voyager 2 är 11,3 miljarder miles (18,2 miljarder kilometer) från solen. Det tar ljus cirka 16,5 timmar att resa från Voyager 2 till jorden. Som jämförelse, ljus som färdas från solen tar cirka åtta minuter att nå jorden.