Voyager 2 esplora il confine tra il sistema solare e lo spazio interstellare

Voyager 1 e 2, nonostante l'età non più verde, continuano a produrre dati. E sorprese...

Le sonde Voyager 1 e 2 sono dal 1977 in esplorazione del sistema solare, dirette verso lo spazio aperto. Ora un gruppo di cinque studi riassume quanto è stato rilevato da Voyager 2 durante l’attraversamento dei confini del sistema solare, e riepiloga i risultati ottenute dalle due “veterane dello spazio”.

L’impressione artistica mostra uno dei veicoli spaziali Voyager della NASA che entra nello spazio interstellare. Questa regione è dominata da plasma espulso durante la morte di stelle giganti milioni di anni fa. Plasma più caldo e rarefatto riempie l’ambiente all’interno della nostra bolla solare.

Nel 1977 il programma Voyager della NASA ha portato al lancio delle due sonde spaziali più longeve che l’umanità ha finora costruito: Voyager 1 e Voyager 2.

Inizialmente costruite entrambe per esplorare solo Giove e Saturno, la sonda Voyager 2 approfittò di una particolare disposizione planetaria, ed una volta giunta nei pressi di Saturno cambiò rotta per incontrare anche Urano e Nettuno, riuscendo così ad eseguire le uniche osservazioni ravvicinate che abbiamo tuttora a disposizione di quei pianeti.

Terminata la loro missione principale, entrambe le sonde Voyager furono indirizzate verso i confini del sistema solare, raggiungendo l’eliopausa, una zona che segna un confine in cui il vento solare effuso dalla nostra stella è arrestato dal mezzo interstellare, costituito da gas e polveri rarefatti che riempiono lo spazio tra le stelle all’interno di una galassia.

Voyager 1, la più veloce delle due sonde, ha superato l’eliopausa il 25 agosto del 2012 ed è ora a oltre 22 miliardi di chilometri dal Sole; Voyager 2 ha raggiunto lo stesso limite il 5 novembre 2018 ed è a più di 18,2 miliardi di chilometri dal Sole (circa 16,5 ore di luce).

Questa illustrazione mostra la posizione delle sonde Voyager 1 e Voyager 2 della NASA, al di fuori dell’eliosfera.

A distanza di un anno dal superamento di questo confine da parte di Voyager 2, cinque articoli pubblicati su Nature Astronomy espongono quanto gli scienziati hanno scoperto durante e dopo l’attraversamento di questa frontiera.
Ciascuno scritto espone dettagliatamente quanto rilevato dalle cinque apparecchiature scientifiche ancora funzionanti di Voyager 2: un rilevatore di campo magnetico, due detector di particelle energetiche in differenti intervalli di energia e due dispositivi per studiare il plasma (gas di particelle cariche).

Insieme, i rilevamenti descrivono questo confine cosmico, dove l’influenza solare cede il passo allo spazio interstellare.

L’eliosfera del Sole si comporta come la prua di una nave che solca lo spazio interstellare. L’eliosfera e lo spazio interstellare sono colmi di plasma, un gas composto tra l’altro da atomi privi dei loro elettroni, ma mentre il plasma dell’eliosfera è caldo e rarefatto, quello dello spazio interstellare è freddo e denso. Inoltre, lo spazio tra le stelle contiene anche raggi cosmici, particelle accelerate nelle esplosioni stellari.

Voyager 1 ha scoperto che l’eliosfera protegge il sistema solare bloccando oltre il 70% di quella radiazione.

Quando Voyager 2 è uscito dall’eliosfera lo scorso anno, i suoi due rilevatori di particelle energetiche hanno registrato comportamenti opposti: mentre il numero di particelle poco energetiche (di origine solare) è decisamente sceso, quello delle particelle molto energetiche (di origine interstellare) è aumentato drammaticamente ed è rimasto alto.

Ciò ha confermato che la sonda era entrata in una nuova regione di spazio.

Prima che Voyager 1 raggiungesse il limite dell’eliosfera nel 2012, gli scienziati non avevano idea di dove esattamente questo confine fosse situato. Le due sonde sono uscite dall’eliosfera in punti differenti e in periodi diversi del ciclo undecennale solare, durante il quale il Sole attraversa periodi di alta e bassa attività. Gli scienziati supponevano che il margine dell’eliosfera (l’eliopausa) potesse spostarsi durante le varie fasi del ciclo solare, come un polmone che si espande e si contrae durante il respiro. Il fatto che le due sonde abbiano incontrato l’eliopausa a diverse distanze dal Sole ne dava una prima conferma.
I nuovi studi avvalorano ora l’ipotesi che Voyager 2 non sia ancora nello spazio interstellare puro: come la sonda gemella, pare trovarsi una zona perturbata di transizione, appena oltre l’eliosfera.

“Le sonde Voyager ci rivelano come il nostro Sole interagisce con quanto colma la maggior parte dello spazio tra le stelle della Via Lattea”, ha dichiarato Ed Stone, scienziato del progetto per Voyager e professore di fisica presso Caltech. “Senza i dati di Voyager 2, non potevamo sapere se quanto era stato rilevato da Voyager 1 fosse distintivo dell’intera eliosfera o caratteristico solo della posizione e del momento in cui Voyager 1 è passato.”

 

Farsi largo attraverso il plasma

Le due sonde Voyager hanno confermato che il plasma nello spazio interstellare locale è decisamente più denso di quello all’interno dell’eliosfera, come atteso. Voyager 2 ha anche misurato la temperatura del plasma interstellare vicino, confermando che è più freddo del plasma eliosferico, ma con una temperatura leggermente superiore a quella attesa.

Nel 2012, Voyager 1 ha rilevato plasma leggermente più denso di quello che ci aspettava appena fuori dall’eliosfera, indice che il plasma viene in qualche modo compresso. Anche la temperatura osservata da Voyager 2 potrebbe anche indicare che il plasma è compresso (il plasma esterno sarebbe ancora più freddo del plasma interno). Inoltre, la sonda ha anche rilevato un leggero aumento della densità del plasma appena prima di uscire dall’eliosfera, altro indice di compressione nei pressi del bordo interno della bolla solare. Ma gli scienziati non hanno ancora un modello che spieghi fino in fondo cosa sta causando la compressione su entrambi i lati.

Falle nello scafo

Se l’eliosfera è come una prua si una nave che solca lo spazio interstellare, sembra che nello scafo ci sia una qualche falla. Uno dei rilevatori di particelle di Voyager 2 ha mostrato che un ruscello di particelle scivola dall’interno dell’eliosfera verso il suo confine e nello spazio interstellare.

Voyager 1 è uscito vicino alla “parte frontale” dell’eliosfera (più o meno nella direzione del moto solare). Voyager 2, però, si trova presso ad un fianco e questa regione sembra essere meno compatta della regione in cui si trova Voyager 1.

Il mistero del campo magnetico

Questa illustrazione mostra le linee di flusso del plasma sia all’interno che all’esterno dell’eliopausa. La direzione del plasma solare è diversa dalla direzione del plasma interstellare.

Una osservazione del rilevatore di campo magnetico del Voyager 2 conferma un risultato sorprendente del 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 una rilevazione 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.

Il futuro delle sonde

Voyager 1 è alimentata da una batteria RTG e funzionerà, in modo limitato, fino al 2025. All’epoca, sarà a oltre 25 miliardi di chilometri dalla Terra. Fra circa 30 mila anni uscirà totalmente dalla nube di Oort e dal campo di attrazione gravitazionale solare. Si dirige verso la costellazione dell’Ofiuco e tra 38 mila anni circa transiterà a circa 1,7 anni luce da Gliese 445, nella costellazione della Giraffa.
Anche Voyager 2 è alimentata da una batteria RTG, e funzionerà in modo limitato fino al 2025. Tra 40 mila anni circa passerà a più o meno 1,7 anni luce da Ross 248 (nella costellazione di Andromeda, a quell’epoca sarà la stella più vicina al Sole, a circa 3 anni luce). Tra circa 296 mila anni passerà a quasi 4,3 anni luce dalla stella Sirio, distante dal Sole 8,6 anni luce.

Articolo di riferimento QUI (in inglese).

 

Ringrazio per la preziosa collaborazione corrado973.

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15 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Che meraviglia queste informazioni e che belle alcune considerazioni che ne vengono fuori. A me la più banale è che se volessi mandare un messaggio alla sonda ( che non è ancora fuori dal sistema solare come si legge in alcune "testate") in questo momento , ore 8 , arriverebbe a lei un'ora dopo la mezzanotte e riceverei la sua risposta domani alle 18

  2. "Le due sonde Voyager hanno confermato che il plasma nello spazio interstellare locale è decisamente più denso di quello all’interno dell’eliosfera, come atteso." @Red Hanuman Immagino che questo dipenda dal Sole che all'interno dell'eliosfera fa "pulizia"?


  3. Il campo magnetico solare devia e riduce i raggi cosmici (che sono di fatto plasma molto energetico), non permettendo loro di penetrare nel sistema solare, almeno in parte. Contemporaneamente, convoglia il plasma solare verso l'esterno.

  4. Per il vento solare, parliamo di temperature tra il milione ed i 100 mila K.
    Per il gas interstellare, partiamo dai 10 - 20 K delle nubi molecolari (che rappresentano meno dell' 1% del totale), e arriviamo ai mezzi interstellari neutrali caldi (10-20%) e ionizzati (20-50%) con temperature di 6 - 10 mila K.

    Non consideriamo il gas coronale, presente principalmente nell'alone galattico, e che può raggiungere temperature tra i 10 milioni ed il milione di K.
    Troppo lontano da noi...

  5. molto interssante. ma un'ipotetica sonda lanciata ora,magari studiata appositamente per uscire dall'eliosfera ,con la tecnologia odierna, quanto potrebbe essere più veloce delle voyager? e che autonomia si potrebbe raggiungere come tempo di vita,intesa come funzionante,con ricezione e invio dati da terra?

  6. La velocità delle sonde non è dovuta ai motori montati ma agli effetti delle fionde gravitazionali ai quali la sonda viene sottoposta correggendo appunto la traiettoria coi suoi motori. Ad oggi è la Solar Probe che detiene il record di velocità : 343 mila km al'ora che sono destinati a crescere molto di più coi suoi numerosi flyby.

    Le trasmissioni con la Terra dipendono invece dai radiotelescopi o dalle catene di essi dislocati nella superficie terrestre. Probabilmente un bel passo sarà quello di rendere le sonde autonome e capace di prendere decisioni per evitare tempi che come hai visto sono piuttosto lunghetti.

    L'autonomia come hai visto per Voyager 1 è arrivata già a 40 anni grazie al plutonio 238 e se ti interessa approfondire puoi leggere qui

    https://www.astronautinews.it/2019/0...-plutonio-238/

  7. A quanto già detto dal buon @corrado973 aggiungo che, dalle sonde Voyager a oggi, non si sono fatti grandissimi salti nella propulsione.
    Oltre ai soliti propulsori a combustione sono state già lanciate sonde a propulsione ionica, ma il problema principale di questo sistema è che per raggiungere alte velocità impiega tantissimo tempo.
    Mi è giunta voce, però, che la NASA stia finanziando progetti per la costruzione di propulsori di frontiera, a volte con tecnologie davvero bizzarre. Staremo a vedere..