Il concetto di questo artista mostra uno dei veicoli spaziali Voyager della NASA che entra nello spazio interstellare, o lo spazio tra le stelle. Questa regione è dominata dal plasma espulso dalla morte di stelle giganti milioni di anni fa. Il plasma più caldo e meno denso riempie l’ambiente all’interno della nostra bolla solare.
Crediti: NASA / JPL-Caltech

Un anno fa, il 5 novembre 2018, il Voyager 2 della NASA è diventato solo il secondo veicolo spaziale della storia a lasciare l’eliosfera, la bolla protettiva di particelle e campi magnetici creata dal nostro Sole. A una distanza di circa 11 miliardi di miglia (18 miliardi di chilometri) dalla Terra – ben oltre l’orbita di Plutone – Voyager 2 era entrato nello spazio interstellare, o nella regione tra le stelle. Oggi, cinque nuovi articoli di ricerca sulla rivista Nature Astronomy descrivono ciò che gli scienziati hanno osservato durante e dopo la traversata storica di Voyager 2.

Ogni articolo dettaglia i risultati di uno dei cinque strumenti scientifici operativi di Voyager 2: un sensore di campo magnetico, due strumenti per rilevare particelle energetiche in diversi intervalli di energia e due strumenti per studiare il plasma (un gas composto da particelle cariche). Nel loro insieme, i risultati aiutano a dipingere un quadro di questa costa cosmica, dove finisce l’ambiente creato dal nostro Sole e inizia il vasto oceano dello spazio interstellare.

L’eliosfera del Sole è come una nave che naviga nello spazio interstellare. Sia l’eliosfera che lo spazio interstellare sono pieni di plasma, un gas a cui alcuni dei suoi atomi sono stati spogliati dei loro elettroni. Il plasma all’interno dell’eliosfera è caldo e radi, mentre il plasma nello spazio interstellare è più freddo e denso. Lo spazio tra le stelle contiene anche raggi cosmici o particelle accelerate dall’esplosione di stelle. Voyager 1 ha scoperto che l’eliosfera protegge la Terra e gli altri pianeti da oltre il 70% di quella radiazione.

Quando Voyager 2 è uscito dall’eliosfera lo scorso anno , gli scienziati hanno annunciato che i suoi due rilevatori di particelle energetiche hanno notato cambiamenti drammatici: il tasso di particelle eliosferiche rilevate dagli strumenti è precipitato, mentre il tasso di raggi cosmici (che in genere hanno energie più elevate delle particelle eliosferiche) è aumentato drammaticamente e rimase alto. Le modifiche hanno confermato che la sonda era entrata in una nuova regione di spazio.

Questa illustrazione mostra la posizione delle sonde Voyager 1 e Voyager 2 della NASA, al di fuori dell’eliosfera, una bolla protettiva creata dal Sole che si estende ben oltre l’orbita di Plutone.
Crediti: NASA / JPL-Caltech

Prima che Voyager 1 raggiungesse il limite dell’eliosfera nel 2012, gli scienziati non sapevano esattamente quanto questo confine fosse lontano dal Sole. Le due sonde sono uscite dall’eliosfera in luoghi diversi e anche in momenti diversi nel ciclo solare di circa 11 anni che si ripete costantemente, durante il quale il Sole attraversa un periodo di alta e bassa attività. Gli scienziati si aspettavano che il margine dell’eliosfera, chiamato eliopausa, potesse muoversi mentre l’attività del Sole cambia, un po ‘come un polmone che si espande e si contrae con il respiro. Ciò era coerente con il fatto che le due sonde incontrarono l’eliopausa a diverse distanze dal Sole.

I nuovi documenti ora confermano che Voyager 2 non è ancora nello spazio interstellare indisturbato: come il suo gemello, Voyager 1, Voyager 2 sembra essere in una regione di transizione perturbata appena oltre l’eliosfera.

“Le sonde Voyager ci mostrano come il nostro Sole interagisce con le cose che riempiono la maggior parte dello spazio tra le stelle nella galassia della Via Lattea”, ha dichiarato Ed Stone, scienziato del progetto per Voyager e professore di fisica presso Caltech. “Senza questi nuovi dati di Voyager 2, non potremmo sapere se ciò che stavamo vedendo con Voyager 1 fosse caratteristico dell’intera eliosfera o specifico solo per la posizione e l’ora in cui ha attraversato.”

Spingendo attraverso il plasma

I due veicoli spaziali Voyager hanno ora confermato che il plasma nello spazio interstellare locale è significativamente più denso del plasma all’interno dell’eliosfera, come si aspettavano gli scienziati. Voyager 2 ora ha anche misurato la temperatura del plasma nello spazio interstellare vicino e ha confermato che è più freddo del plasma all’interno dell’eliosfera.

Nel 2012, Voyager 1 ha osservato una densità plasmatica leggermente superiore alle aspettative appena fuori dall’eliosfera, indicando che il plasma è in qualche modo compresso. Voyager 2 ha osservato che il plasma esterno all’eliosfera è leggermente più caldo del previsto, il che potrebbe anche indicare che è compresso. (Il plasma esterno è ancora più freddo del plasma interno.) Voyager 2 ha anche osservato un leggero aumento della densità del plasma appena prima di uscire dall’eliosfera, indicando che il plasma è compresso attorno al bordo interno della bolla. Ma gli scienziati non comprendono ancora fino in fondo cosa sta causando la compressione su entrambi i lati.

Particelle che perdono

Se l’eliosfera è come una nave che naviga nello spazio interstellare, sembra che lo scafo sia in qualche modo fuoriuscito. Uno degli strumenti a particelle di Voyager ha mostrato che un rivolo di particelle dall’interno dell’eliosfera sta scivolando attraverso il confine e nello spazio interstellare. Il Voyager 1 è uscito vicino alla “parte anteriore” dell’eliosfera, in relazione al movimento della bolla attraverso lo spazio. Voyager 2, d’altra parte, si trova più vicino al fianco e questa regione sembra essere più porosa della regione in cui si trova Voyager 1.

Mistero del campo magnetico

Un’osservazione dello strumento di campo magnetico di Voyager 2 conferma un risultato sorprendente di Voyager 1: il campo magnetico nella regione appena oltre l’eliopausa è parallelo al campo magnetico all’interno dell’eliosfera. Con Voyager 1, gli scienziati avevano solo un campione di questi campi magnetici e non potevano dire con certezza se l’allineamento apparente fosse caratteristico dell’intera regione esterna o solo una coincidenza. Le osservazioni del magnetometro di Voyager 2 confermano la scoperta di Voyager 1 e indicano che i due campi si allineano, secondo Stone.

Le sonde Voyager furono lanciate nel 1978 ed entrambe volarono da Giove e Saturno. Voyager 2 cambiò rotta a Saturno per volare da Urano e Nettuno, eseguendo gli unici voli ravvicinati di quei pianeti della storia. Le sonde Voyager completarono il loro Grand Tour dei pianeti e iniziarono la loro missione interstellare per raggiungere l’eliopausa nel 1989. Il Voyager 1, il più veloce delle due sonde, è attualmente a oltre 13,6 miliardi di miglia (22 miliardi di chilometri) dal Sole, mentre Voyager 2 è 11,3 miliardi di miglia (18,2 miliardi di chilometri) dal Sole. Ci vogliono circa 16,5 ore di luce per viaggiare da Voyager 2 sulla Terra. In confronto, la luce che viaggia dal Sole impiega circa otto minuti per raggiungere la Terra.

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