Den här illustrationen visar positionen för NASA:s Voyager 1- och Voyager 2-sonder, utanför heliosfären, en skyddande bubbla skapad av solen som sträcker sig långt förbi Plutos omloppsbana. Kredit:NASA/JPL-Caltech
För andra gången i historien, ett mänskligt skapat föremål har nått utrymmet mellan stjärnorna. NASA:s Voyager 2-sond har nu lämnat heliosfären – den skyddande bubblan av partiklar och magnetfält som skapas av solen.
Medlemmar av NASA:s Voyager-team kommer att diskutera resultaten på en presskonferens klockan 11:00 EST (8:00 PST) idag vid mötet med American Geophysical Union (AGU) i Washington. Nyhetskonferensen kommer att streamas live på byråns hemsida.
Jämföra data från olika instrument ombord på den banbrytande rymdfarkosten, missionsforskare fastställde att sonden korsade den yttre kanten av heliosfären den 5 november. Denna gräns, kallad heliopaus, är där den svaga, varm solvind möter kyla, tätt interstellärt medium. Dess tvilling, Voyager 1, korsade denna gräns 2012, men Voyager 2 har ett fungerande instrument som kommer att ge första i sitt slag observationer av naturen hos denna port till interstellärt rymden.
Voyager 2 är nu drygt 11 miljarder miles (18 miljarder kilometer) från jorden. Uppdragsoperatörer kan fortfarande kommunicera med Voyager 2 när den går in i denna nya fas av sin resa, men information – som rör sig med ljusets hastighet – tar cirka 16,5 timmar att resa från rymdfarkosten till jorden. Som jämförelse, Ljus som färdas från solen tar cirka åtta minuter att nå jorden.
Det mest övertygande beviset på Voyager 2:s utträde från heliosfären kom från dess ombord Plasma Science Experiment (PLS), ett instrument som slutade fungera på Voyager 1 1980, långt innan den sonden korsade heliopausen. Tills nyligen, utrymmet kring Voyager 2 fylldes till övervägande del med plasma som strömmade ut från vår sol. Detta utflöde, kallad solvinden, skapar en bubbla – heliosfären – som omsluter planeterna i vårt solsystem. PLS använder plasmans elektriska ström för att detektera hastigheten, densitet, temperatur, tryck och flöde av solvinden. PLS ombord på Voyager 2 observerade en brant nedgång i hastigheten för solvindspartiklarna den 5 november. Sedan det datumet, plasmainstrumentet har inte observerat något solvindflöde i miljön runt Voyager 2, vilket gör uppdragsforskare övertygade om att sonden har lämnat heliosfären.
Förutom plasmadata, Voyagers vetenskapsgruppsmedlemmar har sett bevis från tre andra instrument ombord – subsystemet för kosmisk strålning, det lågenergiladdade partikelinstrumentet och magnetometern – det stämmer överens med slutsatsen att Voyager 2 har passerat heliopausen. Voyagers teammedlemmar är ivriga att fortsätta att studera data från dessa andra instrument ombord för att få en tydligare bild av miljön genom vilken Voyager 2 färdas.
"Det finns fortfarande mycket att lära om området i det interstellära rymden omedelbart bortom heliopausen, sa Ed Stone, Voyager-projektforskare baserad på Caltech i Pasadena, Kalifornien.
Tillsammans, de två Voyagers ger en detaljerad glimt av hur vår heliosfär interagerar med den konstanta interstellära vinden som strömmar bortomifrån. Deras observationer kompletterar data från NASA:s Interstellar Boundary Explorer (IBEX), ett uppdrag som fjärravkänner den gränsen. NASA förbereder också ett ytterligare uppdrag – den kommande Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP), kommer att lanseras 2024 – för att dra nytta av Voyagers observationer.
Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center
"Voyager har en mycket speciell plats för oss i vår heliofysikflotta, sa Nicola Fox, chef för Heliophysics Division vid NASA:s högkvarter. "Våra studier börjar vid solen och sträcker sig ut till allt som solvinden berör. Att få Voyagers att skicka tillbaka information om kanten av solens inflytande ger oss en aldrig tidigare skådad glimt av ett verkligt okänt territorium."
Medan sonderna har lämnat heliosfären, Voyager 1 och Voyager 2 har ännu inte lämnat solsystemet, och kommer inte att lämna när som helst snart. Solsystemets gräns anses vara bortom den yttre kanten av Oortmolnet, en samling små föremål som fortfarande är under påverkan av solens gravitation. Bredden på Oortmolnet är inte känd exakt, men det beräknas börja vid cirka 1, 000 astronomiska enheter (AU) från solen och att sträcka sig till cirka 100, 000 AU. En AU är avståndet från solen till jorden. Det kommer att ta cirka 300 år för Voyager 2 att nå den inre kanten av Oortmolnet och möjligen 30, 000 år att flyga bortom det.
Voyager-sonderna drivs med värme från sönderfallet av radioaktivt material, som finns i en enhet som kallas en radioisotop termisk generator (RTG). Effekten från RTG:erna minskar med cirka fyra watt per år, vilket innebär att olika delar av Voyagers, inklusive kamerorna på båda rymdfarkosterna, har stängts av med tiden för att hantera ström.
"Jag tror att vi alla är glada och lättade över att Voyager-sonderna båda har opererat tillräckligt länge för att ta sig förbi denna milstolpe, sa Suzanne Dodd, Voyager projektledare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Kalifornien. "Det här är vad vi alla har väntat på. Nu ser vi fram emot vad vi kommer att kunna lära oss av att ha båda sonderna utanför heliopausen."
Uppsättningen av grafer till vänster illustrerar fallet i elektrisk ström som detekteras i tre riktningar av Voyager 2:s plasmavetenskapliga experiment (PLS) till bakgrundsnivåer. De är bland de viktigaste uppgifterna som visar att Voyager 2 gick in i det interstellära rymden i november 2018. Kredit:NASA/JPL-Caltech/MIT
Voyager 2 lanserades 1977, 16 dagar före Voyager 1, och båda har rest långt bortom sina ursprungliga destinationer. Rymdfarkosterna byggdes för att hålla fem år och genomföra närstudier av Jupiter och Saturnus. Dock, medan uppdraget fortsatte, ytterligare förbiflygningar av de två yttersta jätteplaneterna, Uranus och Neptunus, visat sig möjligt. När rymdfarkosten flög över solsystemet, fjärrstyrd omprogrammering användes för att ge Voyagers större kapacitet än de hade när de lämnade jorden. Deras tvåplanetsuppdrag blev ett fyraplanetuppdrag. Deras femåriga livslängd har sträckt sig till 41 år, vilket gör Voyager 2 till NASA:s längsta pågående uppdrag.
Berättelsen om Voyager har påverkat inte bara generationer av nuvarande och framtida vetenskapsmän och ingenjörer, men också jordens kultur, inklusive film, konst och musik. Varje rymdfarkost bär en gyllene rekord av jordljud, bilder och meddelanden. Eftersom rymdfarkosten kunde hålla i miljarder år, dessa cirkulära tidskapslar kan en dag vara de enda spåren av mänsklig civilisation.
Voyagers uppdragskontrollanter kommunicerar med sonderna med hjälp av NASA:s Deep Space Network (DSN), ett globalt system för att kommunicera med interplanetära rymdfarkoster. DSN består av tre kluster av antenner i Goldstone, Kalifornien; Madrid, Spanien; och Canberra, Australien.