Obrazový kredit: NASA
Kosmická loď NASA Voyager 1 téměř dosáhla vnějších limitů sluneční soustavy do oblasti vesmíru, nazývané heliosheath, kde sluneční vítr fouká proti mezihvězdnému plynu. Je to poprvé, kdy vědci shromáždili údaje o těchto vzdálených oblastech sluneční soustavy. Voyager 1, spuštěný 5. září 1977, je nyní 13 miliard km od Slunce.
Kosmická loď NASA Voyager 1 se chystá znovu vytvořit historii jako první kosmická loď, která vstoupila na konečnou hranici sluneční soustavy, což je obrovská rozloha, kde vítr ze Slunce fouká horkem na tenký plyn mezi hvězdami: mezihvězdný prostor. Než však dosáhne této oblasti, musí Voyager 1 projít koncovým šokem, násilnou zónou, která je zdrojem paprsků vysokoenergetických částic.
Cesta Voyageru touto turbulentní zónou dá vědcům první přímá měření neprozkoumané hranice naší sluneční soustavy nazvané heliosheath a vědci debatují o tom, zda již tento průchod již začal. Dva články o tomto výzkumu jsou publikovány v Nature dne 5. listopadu 2003. První příspěvek, Dr. Stamatios M. Krimigis z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, MD, a jeho tým, poskytuje důkazy podporující tvrzení že Voyager 1 prošel za koncovým šokem. Druhý dokument, který vypracoval dr. Frank B. McDonald z University of Maryland, College Park a jeho tým, svědčí proti tomuto tvrzení. Leonard F. Burlaga z Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. A spolupracovníci, publikoval 30. října 2003 v Geophysical Research Letters dr. Leonarda F. Burlagy, svědčí o tom, že Voyager 1 neprošel za ukončovací šok. (Viz obrázek 2a pro ilustraci zakončovacího šoku a heliosheath).
„Pozorování Voyager 1 ukazují, že jsme vstoupili do nové části sluneční soustavy. Bez ohledu na to, zda jsme překonali koncový šok, nebo ne, týmy jsou nadšené, protože to nikdy předtím nebylo vidět - pozorování se zde liší od pozorování ve vnitřní sluneční soustavě, “řekl Dr. Eric Christian, vědec pro disciplínu pro výzkum připojení Země Slunce program na centrále NASA, Washington, DC.
"Voyager 1 viděl nápadné známky regionu hluboko ve vesmíru, kde se vytváří obrovská rázová vlna, protože vítr ze Slunce náhle zpomalí a tlačí ven proti mezihvězdnému větru." Tato pozorování nás překvapila a zmatená, takže je toho ještě co objevit, když Voyager začíná zkoumat tuto novou oblast na vnějším okraji sluneční soustavy, “řekl Dr. Edward Stone, projektový vědec Voyager, Kalifornský technologický institut, Pasadena, Kalifornie.
Ve vzdálenosti více než 8 miliard kilometrů od Slunce je Voyager 1 nejvzdálenějším objektem vybudovaným lidstvem. Zahájena 5. září 1977, prozkoumala obří planety Jupiter a Saturn, než byla saturnovou gravitací vyhozena do hlubokého vesmíru. Nyní se přiblíží k regionu, který možná dočasně vstoupil do oblasti za šokem ukončení.
Terminační šok je místo, kde sluneční vítr, tenký proud elektricky nabitého plynu foukaného neustále ze Slunce, je zpomalen tlakem plynu mezi hvězdami. Při ukončení výboje sluneční vítr náhle zpomalí ze své průměrné rychlosti 300 - 700 km za sekundu (700 000 - 1 500 000 mph). (Podívejte se na film 4, abyste viděli, jak se tím zahřívá sluneční vítr v heliosheathu).
Přesné umístění koncového šoku není známo a původně se předpokládalo, že je blíže ke Slunci, než je tomu v současné době u Voyager 1. Když Voyager 1 plavil stále dál od Slunce, potvrdilo se, že všechny planety byly uvnitř obrovské bubliny foukané slunečním větrem a ukončovací šok byl mnohem vzdálenější (Animace 1).
Odhad umístění koncového šoku je obtížný, protože neznáme přesné podmínky v mezihvězdném prostoru, a dokonce ani to, co víme, rychlost a tlak slunečního větru, změny, které způsobují rozšíření koncového šoku, smrštění a vlnění. Podobný efekt můžete vidět pokaždé, když umýváte nádobí (film 3). Pokud umístíte talíř pod proud vody, všimnete si, že se voda šíří nad deskou v relativně hladkém proudu. Proud vody má drsný okraj, kde voda náhle zpomaluje a hromadí se. Hrana je jako koncový šok a při změně průtoku vody se mění tvar a velikost drsné hrany.
Od 1. srpna 2002 do 5. února 2003 si vědci všimli neobvyklých údajů ze dvou energetických částicových nástrojů na Voyageru 1, což naznačuje, že vstoupilo do oblasti sluneční soustavy, na rozdíl od dřívějších setkání. To vedlo některé k tvrzení, že Voyager mohl vstoupit do přechodné funkce výbojového šoku. Stejně jako malé hrboly a „prsty“ se objevují a mizí v drsném okraji toku vody přes talíř, mohl Voyager vstoupit do dočasného „prstu“ na okraji koncového šoku.
Spor by se vyřešil snadno, kdyby Voyager mohl stále měřit rychlost slunečního větru, protože sluneční vítr náhle zpomalil při koncovém šoku. Nástroj, který měří rychlost slunečního větru, však již na úctyhodné kosmické lodi nefunguje, takže vědci musí použít data z nástrojů, která stále pracují, aby odvodili, pokud Voyager pronikl koncovým šokem.
Důkazy pro překonání šoku zahrnují pozorování Voyagera, že vysokorychlostní elektricky nabité částice (elektrony a ionty) se zvýšily více než 100krát během období od 1. srpna 2002 do 5. února 2003. To by se očekávalo, kdyby Voyager prošel zakončovacím šokem, protože šok přirozeně akceleruje elektricky nabité částice, které se odrazí tam a zpět jako pingpongové koule mezi rychlým a pomalým větrem na opačných stranách šoku.
Za druhé, částice stékaly ven, kolem Voyageru a pryč od Slunce. To by se očekávalo, kdyby Voyager již překročil za koncový šok, protože oblast akcelerace v koncovém šoku by nyní byla za kosmickou lodí. Za třetí, nepřímé měření rychlosti slunečního větru ukázalo, že sluneční vítr byl během tohoto období pomalý, jak by se očekávalo, kdyby byl Voyager za šokem.
„Použili jsme nepřímou techniku, abychom ukázali, že sluneční vítr zpomalil z přibližně 700 000 mph na mnohem méně než 100 000 mph. Stejnou techniku jsme používali již dříve, když přístroj měřící rychlost slunečního větru stále fungoval, a shoda mezi těmito dvěma měřeními byla ve většině případů lepší než 20%, “řekl Krimigis.
Důkaz proti vstupu do šoku zahrnuje pozorování, že ačkoli došlo k dramatickému nárůstu nízkorýchlostních částic, neviděli se při poněkud vyšších rychlostech, které vědci věří, že terminační šok vytváří.
Nejsilnějším důkazem proti vstupu je však Voyagerovo pozorování, že magnetické pole se v tomto období nezvýšilo. Podle teoretických modelů se to musí stát vždy, když sluneční vítr zpomalí. Představte si dálnici s mírným provozem. Pokud řidiči něco zpomalí, řekněme kaluž vody, hromadí se auta - jejich hustota se zvyšuje. Stejně tak se hustota (intenzita) magnetického pole přenášeného slunečním větrem zvýší, pokud se sluneční vítr zpomalí.
„Analýza pozorování magnetického pole Voyager 1 na konci roku 2002 naznačuje, že nepronikla do nové oblasti vzdálené heliosféry překročením terminačního šoku. Údaje o magnetickém poli měly spíše očekávané vlastnosti na základě mnoha let předchozích pozorování, ačkoli intenzita pozorovaných energetických částic je neobvykle vysoká, “uvedla Burlaga.
Týmy souhlasí s tím, že Voyager 1 viděl nový jev: šestiměsíční období, kdy byly nízkoenergetické částice velmi hojné a vytékaly ze Slunce. Když neobvyklé období skončilo, oba souhlasí s tím, že Voyager 1 byl zpět ve slunečním větru, takže pokud se jednalo o dočasný průchod za ukončovací šok, šok bude znovu vidět, pravděpodobně v příštích několika letech. Z pozorování nakonec vyplývá, že terminační šok je mnohem komplikovanější, než si myslel kdokoli.
Pro své původní mise do Jupiteru a Saturn, Voyager 1 a sesterská kosmická loď Voyager 2 byly určeny do oblastí vesmíru, kde by solární panely nebyly proveditelné, takže každá byla vybavena třemi radioizotopovými termoelektrickými generátory pro výrobu elektrické energie pro kosmické systémy a přístroje. Voyagerové, kteří stále pracují ve vzdálených, chladných a temných podmínkách o 26 let později, vděčí za svou dlouhou životnost generátorům poskytovaným ministerstvem energetiky, které vyrábějí elektřinu z tepla generovaného přirozeným rozkladem oxidu plutonia.
Voyagery byly postaveny laboratoří Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA v Pasadeně v Kalifornii, která obě kosmické lodi provozuje i nadále 26 let po jejich spuštění. Kosmická loď je řízena a její data jsou vrácena prostřednictvím sítě NASA Deep Space Network (DSN), což je globální systém sledování kosmických lodí provozovaný také společností JPL. Voyager Project Manager je Ed Massey z JPL. Voyager Project Scientist je Dr. Edward Stone z Kalifornského technologického institutu.
Původní zdroj: NASA News Release
