Endast de två Voyager-rymdfarkosterna har någonsin varit där, och det tog mer än 30 år av överljudsresor. Den ligger långt förbi Plutos omloppsbana, genom det steniga Kuiperbältet, och på fyra gånger så långt. detta rike, endast markerad av en osynlig magnetisk gräns, är där det soldominerade rymden slutar:det interstellära rymden närmast.

I detta fantastiska ingenmansland, partiklar och ljus som sprids av vår galaxs 100 miljarder stjärnor trängs med forntida rester av big bang. Denna blandning, sakerna mellan stjärnorna, är känt som det interstellära mediet. Dess innehåll registrerar vårt solsystems avlägsna förflutna och kan förutsäga antydningar om dess framtid.

Mätningar från NASAs rymdfarkost New Horizons reviderar våra uppskattningar av en nyckelegenskap hos det interstellära mediet:hur tjockt det är. Resultat publicerade idag i Astrofysisk tidskrift dela nya observationer om att det lokala interstellära mediet innehåller ungefär 40 % fler väteatomer än några tidigare studier antydde. Resultaten förenar ett antal annars olikartade mätningar och kastar nytt ljus över vår stadsdel i rymden.

Slogging genom interstellär dimma

Precis som jorden rör sig runt solen, så hela vårt solsystem susar genom Vintergatan, vid hastigheter över 50, 000 miles per timme. När vi kryssar genom en dimma av interstellära partiklar, vi är skyddade av den magnetiska bubblan runt vår sol, känd som heliosfären. Många interstellära gaser strömmar runt denna bubbla, men inte allt.

Vår heliosfär stöter bort laddade partiklar, som styrs av magnetfält. Men mer än hälften av lokala interstellära gaser är neutrala, vilket betyder att de har ett balanserat antal protoner och elektroner. När vi plöjer in i dem sipprar de interstellära neutralerna rakt igenom, lägga bulk till solvinden.

"Det är som att du springer genom en tung dimma, plocka upp vatten, sa Eric Christian, rymdfysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, MD. "När du springer, du blir helt blöt i kläderna och det saktar ner dig."

Strax efter att dessa interstellära atomer driver in i vår heliosfär, de zappas av solljus och smälls av solvindspartiklar. Många förlorar sina elektroner i tumultet, blir positivt laddade "upptagningsjoner". Denna nya population av partiklar, fast ändrat, bär med sig dimmans hemligheter bortom.

"Vi har inga direkta observationer av interstellära atomer från New Horizons, men vi kan observera dessa pickupjoner, sa Pawel Swaczyna, postdoktor vid Princeton University och huvudförfattare till studien. "De är berövade en elektron, men vi vet att de kom till oss som neutrala atomer utanför heliosfären."

NASA:s rymdfarkost New Horizons, lanserades i januari 2006, är den som är bäst lämpad för att mäta dem. Nu fem år efter mötet med Pluto, där den tog de första bilderna på nära håll av dvärgplaneten, idag vågar den sig genom Kuiperbältet i utkanten av vårt solsystem där pickupjoner är som färskast. Rymdfarkostens solvind runt Pluto, eller SWAP-instrument, kan upptäcka dessa pickupjoner, skiljer dem från den normala solvinden genom sin mycket högre energi.

Mängden pickupjoner som New Horizons upptäcker avslöjar tjockleken på dimman vi passerar genom. Precis som en joggare blir blötare genom tjockare dimma, ju fler pickupjoner New Horizons observerar, desto tätare måste den interstellära dimman vara utanför.

Divergerande mått

Swaczyna använde SWAPs mätningar för att härleda densiteten av neutralt väte vid avslutningschocken, där solvinden stöter mot det interstellära mediet och bromsar ner farten. Efter månader av noggranna kontroller och tester, antalet de hittade var 0,127 partiklar per kubikcentimeter, eller cirka 120 väteatomer i ett utrymme som är lika stort som en liter mjölk.

Detta resultat bekräftade en studie från 2001 som använde Voyager 2 - cirka 4 miljarder miles bort - för att mäta hur mycket solvinden hade avtagit när den anlände till rymdfarkosten. Nedgången, till stor del på grund av mellanliggande interstellära mediumpartiklar, föreslog en matchande interstellär vätedensitet, cirka 120 väteatomer i ett utrymme i kvartsstorlek.

Men nyare studier konvergerade kring ett annat antal. Forskare använder data från NASA:s Ulysses-uppdrag, från ett avstånd något närmare solen än Jupiter, mätte upptagningsjoner och uppskattade en densitet på cirka 85 väteatomer i en liter rymden. Några år senare, en annan studie som kombinerade Ulysses och Voyager-data fann ett liknande resultat.

"Du vet, om du upptäcker att något annat än tidigare arbete, den naturliga tendensen är att börja leta efter dina fel, sa Swaczyna.

Men efter lite grävande, det nya numret började se ut som det rätta. New Horizons-mätningarna passar bättre med observationer baserade på avlägsna stjärnor. Ulysses mätningar, å andra sidan, hade en brist:de gjordes mycket närmare solen, där pickupjoner är sällsynta och mätningar mer osäkra.

"Observationerna av den inre heliosfärens upptagning av joner går igenom miljarder miles av filtrering, ", sa Christian. "Att vara det mesta där ute, där New Horizons är, gör stor skillnad."

När det gäller de kombinerade resultaten från Ulysses/Voyager, Swaczyna märkte att ett av siffrorna i beräkningen var föråldrat, 35 % lägre än det nuvarande konsensusvärdet. Omräkning med det för närvarande accepterade värdet gav dem en ungefärlig matchning med New Horizons-mätningarna och 2001 års studie.

"Denna bekräftelse på vår gamla, nästan glömt resultat kommer som en överraskning, sa Arik Posner, författare till 2001 års studie vid NASA:s högkvarter i Washington, D.C. "Vi trodde att vår ganska enkla metod för att mäta avmattningen av solvinden hade övervunnits av mer sofistikerade studier utförda sedan, men inte så."

En ny läggning av landet

Att gå från 85 atomer i en liter mjölk till 120 kanske inte verkar så mycket. Men i en modellbaserad vetenskap som heliofysik, en justering av ett nummer påverkar alla andra.

Den nya uppskattningen kan hjälpa till att förklara ett av de största mysterierna inom heliofysik under de senaste åren. Inte långt efter att NASA:s Interstellar Boundary Explorer- eller IBEX-uppdrag returnerade sin första kompletta datauppsättning, forskare märkte en konstig remsa av energiska partiklar som kom från den främre kanten av vår heliosfär. De kallade det "IBEX-bandet".

"IBEX-bandet var en stor överraskning - den här strukturen vid kanten av vårt solsystem en miljard miles bred, 10 miljarder miles lång, som ingen visste var där, ", sa Christian. "Men även när vi utvecklade modellerna för varför det fanns där, alla modellerna visade att det inte borde vara så ljust som det är."

"Den 40% högre interstellära densiteten som observerats i denna studie är absolut kritisk", sa David McComas, professor i astrofysiska vetenskaper vid Princeton University, huvudutredare för NASA:s IBEX-uppdrag och medförfattare till studien. "Det här visar inte bara att vår sol är inbäddad i en mycket tätare del av det interstellära rymden, det kan också förklara ett signifikant fel i våra simuleringsresultat jämfört med de faktiska observationerna från IBEX."

Mest av allt, fastän, resultatet ger en förbättrad bild av vårt lokala stjärnkvarter.

"Det är första gången vi har haft instrument som observerar pickupjoner så långt borta, och vår bild av det lokala interstellära mediet matchar de från andra astronomiska observationer, sade Swaczyna. Det är ett gott tecken.