Pierwszy z dwóch bliźniaczych pojazdów Voyager jest zasilany przez radioizotopowy generator termoelektryczny. Ma w nim jeszcze wystarczająco dużo plutonu-238, by przesyłać dane na Ziemię przez kilka lat.

Po opuszczeniu ochronnego bąbla wytworzonego przez wiatr słoneczny – tzw. heliosfery - sonda przesyła informacje na temat otaczającej ją międzygwiezdnej chmury złożonej głównie z wodoru (pozostanie w niej przez najbliższy 1000 lat).

Sonda sprawdza warunki w przestrzeni międzygwiezdnej

44-letnie podzespoły nie potrafią „zobaczyć” tyle, co współcześnie dostępna elektronika badawcza. Mimo to Voyager 1 może m.in. mierzyć gęstość otaczającej go plazmy, czyli tzw. ośrodka międzygwiezdnego. Znajomość jego rzeczywistej gęstości i składu jest kluczowa dla przygotowywania przyszłych podróży poza Układ Słoneczny.

Jeżeli programy w rodzaju Breakthrough Starshot dojdą do skutku, mikroskopijne sondy będą mknęły do najbliższego układu gwiezdnego z olbrzymimi prędkościami. Dla nich nawet drobiny pyłu mogą okazać się zgubne. Dlatego tak ważne, by wystrzelone w 1977 i 1979 roku sondy Voyager sprawdziły, jakie warunki panują poza Układem Słonecznym.

W przestrzeni międzygwiezdnej słychać deszcz i grzmoty

Według publikacji naukowców z Uniwersytetu Cornella w czasopiśmie „Nature Astronomy”, instrumenty Voyager 1 nagrały stały szum fal plazmy, przetwarzając ich sygnał na dźwięk. – To bardzo słaby i monotonny dźwięk, głównie z powodu wąskiego pasma fal na których jest odbierany. Ale to szum międzygwiezdnego gazu – tłumaczy Stella Koch Ocker, doktorantka na wydziale astronomii Uniwersytetu Cornell i autorka odkrycia.

Jak wyjaśnia, nowe informacje pozwalają lepiej zrozumieć, jak wygląda interakcja pomiędzy międzygwiezdnym ośrodkiem a wiatrem słonecznym. Uczeni dowiadują się też, jak kształtowana jest przez środowisko międzygwiezdne owa ochronna bańka układu słonecznego, czyli heliosfera.

– Ośrodek międzygwiezdny brzmi jak cichy, delikatny deszczyk. Gdy następuje wybuch na Słońcu, przypomina to grzmot pioruna przerywający wiosenną ulewę. Po chwili wszystko wraca do normy, uspokaja i cichnie – dodaje drugi autor badania, prof. James Cordes.  

Sondy przekazują dane za pomocą nadajnika o mocy 22 watów  

Według Ocker w chmurze gazu, w której znajduje się Voyager 1, do zmierzenia jest jeszcze sporo takiej mało efektownej aktywności. Wszystkie dodatkowe informacje pozwalają dokładniej śledzić rozmieszczenie przestrzenne plazmy.  

Nasłuchiwanie wiadomości z tak daleka jest dodatkowo utrudnione niską mocą nadajników sond Voyager. Mają one 22 waty mocy, co można porównać do żarówki w lodówce. Zanim ich sygnał dotrze do 70-metrowej średnicy antena NASA, jest już bardzo słaby.  

Choć energii z rozpadu plutonu starczy jeszcze na 4 lata, przygody sond Voyager jeszcze długo się nie skończą. Choć obie sondy opuściły heliosferę, nie znalazły się jeszcze poza granicą Układu Słonecznego wyznaczaną przez siłę grawitacji Słońca. Dopiero za około 300 lat Voyager 2 dotrze do wewnętrznej krawędzi Obłoku Oorta, czyli hipotetycznej granicy naszego systemu planetarnego.

Fizyk z Centrum Badań Kosmicznych wyjaśnia, jak można "usłyszeć" plazmę

Specjalnie dla „Focusa” doniesienie komentuje dr hab. Maciej Bzowski, profesor instytutu, kierownik Zespołu Fizyki Układu Słonecznego i Astrofizyki CBK PAN, szef polskich zespołów misji heliosferycznych IBEX i IMAP:

Voyager w istocie nie zarejestrował fal akustycznych w ośrodku międzygwiazdowym. Jego anteny wykryły sygnał pochodzący z bardzo słabych fal plazmowych. Jak każdy sygnał falowy, można go przenieść na głośnik i odsłuchać. Charakterystyka fal i ich częstotliwość przełoży się na rodzaj dźwięku, jaki usłyszymy: wysoki lub niski, czysty ton lub szum, świst czy huk. Albo odgłos podobny do szumu padającego deszczu, jak w przypadku fal odebranych przez Voyagera.

Voyager porusza się obecnie przez obszar materii międzygwiazdowej, która opływa heliosferę. Jest w stanie zaobserwować tylko jedną jej składową, a mianowicie plazmę. Plazma to czwarty stan skupienia materii, poza ciałami stałymi, ciekłymi i gazowymi. W tym stanie część elektronów została uwolniona z atomów i tworzy naładowany ujemnie gaz, w którym zanurzone są naładowane dodatnio jony, czyli pozbawione części (lub wszystkich) elektronów atomy.

Ośrodek międzygwiazdowy, w którym porusza się Słońce, jest częściowo zjonizowany, to znaczy stanowi mieszankę plazmy, bardzo rozrzedzonego gazu obojętnego elektrycznie (zaledwie 1 atom na 5 centymetrów sześciennych!), pyłu oraz pola magnetycznego. Inaczej mówiąc, elektrony zostały w nim uwolnione tylko z mniejszej części wszystkich atomów. Voyager jest w stanie mierzyć tylko plazmę i pole magnetyczne. Na razie daleko mu jeszcze do obszaru „czystej” materii międzygwiazdowej – tam, gdzie się znajduje, wciąż zauważalny jest wpływ Słońca i heliosfery, tak jak w wodzie przed płynącym statkiem, gdzie powstaje fala czołowa.

Dotychczas gęstość plazmy w materii międzygwiazdowej otaczającej heliosferę udało się zmierzyć metodami pośrednimi, m.in. poprzez analizę helu międzygwiazdowego, badanego w CBK PAN na podstawie obserwacji z sondy IBEX. Obecny pomiar in situ, czyli bezpośrednio wokół sondy, to ważne uzupełnienie: dzięki niemu można teraz zbadać zmiany z odległością od Słońca gęstości plazmy opływającej heliosferę i na tej podstawie lepiej zrozumieć oddziaływanie Słońca z otaczającym je ośrodkiem międzygwiazdowym. Pełne zrozumienie odkrycia Voyagera będzie stanowić przedmiot prac jego autorów przez najbliższych kilka lat.

Źródło: Nature Astronomy, CBK PAN.