ТАСС, 4 ноября. Многочисленные аномалии, открытые зондом Voyager 2 после выхода в межзвездную среду, указывают на то, что у гелиосферы, "плазменного пузыря" Солнечной системы, нет постоянных границ. Она постоянно уменьшается и расширяется вместе с циклом солнечной активности, сообщил ТАСС руководитель проекта Voyager Эд Стоун. Результаты новых наблюдений зонда были опубликованы в специальном номере журнала Nature Astronomy (1, 2, 3, 4, 5).
"Сейчас мы предполагаем, что эта граница не стоит на месте, а двигается вперед и назад вместе с циклом солнечной активности. Это объяснило бы то, почему скорость солнечного ветра и его давление резко упали в тот момент, когда Voyager 1 сближался с ней, а с Voyager 2 произошло нечто обратное. Оказалось, что Солнечная система "дышит", что резко усложнило картину", - сказал Стоун.
NASA запустило зонды Voyager 1 и Voyager 2 в конце 1970 годов для изучения планет-гигантов и окраин Солнечной системы. За последующие несколько десятилетий американские межпланетные станции собрали огромное количество информации о Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне, а также обнаружили несколько новых лун у этих миров.
Пока Voyager 1 остается самым далеким от Земли космическим аппаратом. Он находится на расстоянии в 22,14 миллиарда километров, или 148 астрономических единиц (средних дистанций между нашей планетой и Солнцем), от Земли. В начале текущего десятилетия специалисты NASA и другие астрономы много раз заявляли, что Voyager 1 уже вышел в межзвездную среду, что затем это опровергали другие группы ученых. Эти ошибки, как сейчас предполагает Стоун, связаны с непостоянным характером границ Солнечной системы.
В конечном итоге первый аппарат миссии официально покинул гелиосферу, "пузырь" из плазмы солнечного ветра, который окружает Солнечную систему, в конце августа 2012 года, когда он находился на расстоянии в 122 астрономические единицы от светила. В то время датчики зонда перестали фиксировать направленный поток частиц, который составляет основу солнечного ветра.
Второй аппарат, Voyager 2, пересек так называемую гелиопаузу и покинул пределы гелиосферы значительно позже, в декабре 2018 года, когда он находился на расстоянии в 119 астрономических единиц от Земли. Как отметил Стоун, его выход в межзвездную среду стал заметно более важным событием для ученых сразу по многим причинам.
За пределами карты космоса
С одной стороны, теперь у астрономов появилась возможность сравнить данные, которые собирали инструменты Voyager и раскрыть некоторые детали в устройстве двух разных "половин" гелиосферы. С другой стороны, Voyager 2 оснащен плазменным датчиком, который сломался на борту Voyager 1 еще в конце прошлого века, что позволило ему собрать первые детальные данные по свойствам материи межзвездной среды.
"К счастью, плазменные инструменты Voyager 2 продолжают работать и по сей день, что дало нам возможность впервые измерить температуру, скорость и другие свойства как солнечного, так и межзвездного ветра и сравнить их между собой. Эти замеры, а также данные по свойствам магнитного поля, раскрыли несколько загадочных и просто странных феноменов", - отметил Стоун.
Во-первых, наблюдения ученых показали, что Voyager 2 пересек гелиопаузу в разы быстрее, чем это сделал Voyager 1, а сама структура этого пограничного слоя оказалась совсем другой. Вдобавок, ученые обнаружили, что в той точке, где находился Voyager 2, толщина так называемой гелиомантии, еще одного пограничного слоя гелиосферы, где солнечный ветер сталкивается с межзвездным веществом, была заметно меньше, чем в окрестностях первого зонда.
Эти различия в замерах зондов, как считают Стоун и его коллеги, могут быть частично связаны с тем, что Voyager 1 и Voyager 2 пересекли гелиопаузу в разных регионах гелиосферы, в ее "северном" полушарии для первого зонда и в "южном" - для второго, и при этом оба этих события произошли не одновременно, а с промежутком в шесть лет.
С другой стороны, астрофизики предполагают, что расхождения в толщине гелиопаузы и гелиомантии, которые они зафиксировали, в первую очередь объясняются тем, что границы гелиосферы оказались непостоянными. В частности, замеры инструментов Voyager указали на то, что она расширяется и сокращается вместе с циклами активности Солнца, а после выхода зонда в межзвездную среду ученые нашли в ней своеобразные "отголоски" корональных выбросов, мощных взрывообразных вспышек на Солнце. Эта теория, однако, не полностью соответствует некоторым новым замерам Voyager 2.
Побег из Солнечной системы
"Мы открыли не только различия, но и некоторые удивительные сходства в устройстве этих зон. Самое интересное заключалось в том, что и тот, и другой зонд находились примерно на одном и том же расстоянии от Солнца, когда они пересекли гелиопаузу. Это очень странно в контексте того, что один зонд пересек ее во время максимума солнечной активности, а второй - во время минимума", - сказал ТАСС Стаматиос Кримигис, член научной команды Voyager из Университета Джонса Хопкинса (США).
Еще одна необычная особенность, по его словам, заключалась в том, что граница между южной частью гелиосферы и межзвездной средой была очень "дырявой". Как объясняет ученый, это проявлялось в том, что материя из плазменного пузыря Солнечной системы "сбегала" в открытый космос в достаточно больших количествах по пока непонятным причинам.
Инструменты Voyager 2 фиксировали ее следы даже на расстоянии почти 2 миллиардов километров от гелиопаузы, чего было совсем не характерно для границы Солнечной системы в той точке, где ее пересек Voyager 1. Для того, чтобы понять причины этого, как отметили и Стоун, и Кримигис, нужно будет запустить новые миссии в другие уголки гелиосферы, а также начать "серьезные дискуссии среди теоретиков" о механизмах, которые заставляют частицы "сбегать" из гелиосферы. Как отметил руководитель миссии, вопросов добавляет и то, что Voyager 1 наблюдал нечто обратное - он зафиксировал резкий всплеск в силе космических лучей еще до того, как он покинул гелиосферу.
Кроме того, ученые открыли некоторые странности в том, в какую сторону было направлено магнитное поле, которое доминирует в плазме межзвездной среды. В частности, инструменты Voyager не заметили серьезных сдвигов в его направленности как у границы гелиосферы, так и на достаточно большом расстоянии от него.
Это стало большой неожиданностью для астрофизиков, которые ожидали, что магнитное поле межзвездной среды будет устроено хаотично или будет направлено не в ту же сторону, как внутри солнечного ветра. По их мнению, это открытие, как и в случае с "сбегающими" частицами, говорит о существовании некого неизвестного физического механизма, который управляет поведением магнитных полей в космосе, о существовании которого ученые пока не знают.
Другое важное открытие, как отметил Стоун, касается уровня радиации в межзвездной среде. Как показали замеры Voyager 2, она оказалась необычно сильной - ее уровень примерно в 3-4 раза выше, чем внутри "пузыря" гелиосферы даже в те времена, когда уровень солнечной активности остается на крайне низком уровне. Эта особенность открытого космоса, по его мнению, потребует создания новых средств защиты, если человечество решит стать "межзвездным" видом.