Как звучит межзвездная пустота? Вопрос странный, но теперь, благодаря одному маленькому и отважному путешественнику мы знаем точный ответ. Voyager-1 — один из двух космических кораблей- близнецов NASA, запущенных 44 года назад, и теперь самый далекий созданный человеком объект в космосе — все еще работает и продолжает удаляться в бесконечность.
До недавнего времени все космические аппараты в истории производили все свои измерения внутри нашей гелиосферы, магнитного пузыря, созданного Солнцем. Но 25 августа 2012 года Voyager-1 изменил это. Когда он пересек границу гелиосферы, он стал первым созданным человеком объектом, который вошел в межзвездное пространство и начал его исследование. Теперь, когда прошло восемь лет межзвездного путешествия, внимательное изучение данных Voyager-1 дает новое понимание того, на что похожа эта граница.
Если наша гелиосфера — это корабль, плывущий по межзвездным водам, то Voyager-1 — это небольшой плот, который только что сбросили с палубы, чтобы исследовать течения. На данный момент любые волнения, которые, возникают в основном из-за нашей гелиосферы. Но дальше он будет ощущать движение от объектов в глубоком космосе. В конце концов, присутствие нашей гелиосферы полностью исчезнет из результатов измерений.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, сообщает о том, что может быть первым непрерывным измерением плотности вещества в межзвездном пространстве. Когда кто-то изображает материю между звездами — астрономы называют это "межзвездной средой", рассредоточенный суп из частиц и излучения, — можно представить себе спокойную, безмолвную, безмятежную среду. Это было бы ошибкой.
Как и океан, межзвездная среда наполнена турбулентными волнами. Самый крупный из них связан с вращением нашей галактики, когда космос размазывается по самому себе и излучает волны в десятки световых лет в поперечнике. Меньшие (хотя и гигантские) волны несутся от взрывов сверхновых, простираясь на миллиарды километров от гребня к гребню. Самая маленькая рябь обычно исходит от нашего Солнца, поскольку солнечные извержения посылают через космос ударные волны, которые пронизывают оболочку нашей гелиосферы.
Эти грохочущие волны дают представление о плотности межзвездной среды — величине, которая влияет на наше понимание формы нашей гелиосферы, формирования звезд и даже нашего собственного местоположения в галактике. Когда эти волны отражаются в пространстве, они вызывают колебания электронов вокруг себя, которые излучают с характерными частотами, зависящими от того, насколько они скомпонованы. Чем выше высота этого звонка, тем выше плотность электронов. Подсистема плазменных волн Voyager-1, которая включает в себя две антенны "кроличьи уши", торчащие на 10 метров позади космического корабля, была разработана, чтобы улавливать этот звон.
В ноябре 2012 года, через три месяца после выхода из гелиосферы, Voyager-1 впервые услышал межзвездные звуки. Через полгода появился еще один "свист", на этот раз более громкий и более высокий. Межзвездная среда, казалось, быстро становилась толще. Эти кратковременные свистки продолжаются через нерегулярные интервалы в данных Voyager и сегодня. Это отличный способ изучить плотность межзвездной среды, но это требует некоторого терпения.
Ученые намеревались найти текущую меру плотности межзвездной среды, чтобы заполнить пробелы — такую, которая не зависит от случайных ударных волн, распространяющихся от Солнца. После фильтрации данных Voyager-1 и поиска слабых, но последовательных сигналов исследователи нашли многообещающего кандидата. Они начали набирать обороты в середине 2017 года, как раз во время очередного свистка.
Ученые называют новый сигнал излучением плазменной волны, и он, похоже, тоже отражает плотность межзвездного пространства. Когда в данных появляются резкие свистки, тон излучения повышается и понижается вместе с ними. Сигнал также похож на сигнал, наблюдаемый в верхних слоях атмосферы Земли, который, как известно, отслеживается с учетом плотности.
Судя по сигналу, электронная плотность вокруг Voyager-1 начала расти в 2013 году и достигла своего текущего уровня примерно в середине 2015 года. В настоящее время исследователи пытаются разработать физическую модель образования плазменной волны, которая будет ключевой для ее интерпретации. Тем временем подсистема плазменных волн Voyager-1 продолжает отправлять данные все дальше и дальше от дома, где каждое новое открытие может заставить нас переосмыслить наш дом в космосе.
