فضاپیمای وویجر افزایش محسوس چگالی را در فضای میان‌ستاره‌ای کشف کرد

فضاپیمای وویجر 2 در نوامبر 2018 پس از سفر حماسی 41 ساله‌ی خود بالاخره از مرز نفوذ خورشیدی منظومه‌‌ی شمسی عبور کرد و وارد فضای میان‌ستاره‌ای شد؛ اما مأموریت این کاوشگر هنوز به پایان نرسیده است و همواره اطلاعاتی را درباره‌ی فضای آنسوی منظومه‌ی شمسی به زمین ارسال می‌کند.

وویجر 2 در مسیر خود با یافته‌های شگفت‌انگیزی روبه‌رو می‌شود. هرچقدر این کاوشگر از خورشید دورتر شود، فضای چگال‌تری را تجربه می‌کند. اولین‌بار نیست که افزایش چگالی در آن سوی منظومه‌ی شمسی کشف می‌شود. کاوشگر وویجر 1 که در سال 2012 وارد فضای میان‌ستاره‌ای شد، طیف چگالی مشابهی را در موقعیتی دیگر کشف کرد.

داده‌های جدید وویجر 2 نه‌تنها کشف وویجر 1 را تأیید می‌کنند بلکه ثابت می‌کنند افزایش چگالی، یکی از ویژگی‌های واسطه‌ی میان‌ستاره‌ای محلی (VLIM) است. لبه‌ی منظومه‌ی شمسی را می‌توان بر اساس مرزهای مختلف آن تعریف کرد اما مرزی که کاوشگرهای وویجر از آن عبور کردند، هلیوپاس نامیده می‌شود. این مرز بر اساس بادهای خورشیدی تعریف می‌شود. حباب منظومه‌ی شمسی یا هلیوسفر مجموعه‌ای از بادهای فراصوتی ثابت از پلاسمای یونیزه است که از خورشید در تمام جهات منتشر می‌شوند و هیلوپاس نقطه‌ای است که در آن فشار بادها به اندازه‌ی کافی قوی نیستند.

به فضای خارج از هلیوسفر VLIM یا واسطه‌ی میان‌ستاره‌ای محلی گفته می‌شود. شکل هلیوسفر کاملا کروی نیست بلکه بیضی شکل است. به‌طوری‌که دم آن در سمت خورشید و دماغه‌ی آن در جهت مدار منظومه‌ی شمسی در راه شیری قرار دارد.

هر دو کاوشگر وویجر با اختلاف زاویه‌ی 67 درجه‌ی عرض هلیوگرافیک و 43 درجه‌ی طول هلیوگرافیک از دماغه‌ی هلیوسفر خارج شدند. فضا کاملا از خلاء تشکیل نشده است و در آن ماده، هرچند با چگالی پائین وجود دارد. در منظومه‌ی شمسی، بادهای خورشیدی دارای چگالی الکترون و پروتونی میانگین بین 3 تا 10 ذره در سانتی‌متر مکعب هستند اما این چگالی با دور شدن از خورشید کاهش می‌یابد.

 چگالی میانگین الکترونی فضای میان‌ستاره‌ای در راه شیری، 0.037 ذره بر سانتی‌متر مکعب محاسبه شد. چگالی پلاسمای خارج از هلیوسفر هم تقریبا برابر با 0.002 الکترون بر سانتی‌متر مکعب است. با عبور کاوشگرهای وویجر از هلیوپاس، ابزارهای علمی موج پلاسمای آن‌ها، چگالی الکترونی پلاسما را ازطریق نوسان‌های پلاسما کشف کردند.

وویجر 1 در 25 آگوست 2012 در فاصله‌ی 121/6 واحد نجومی از زمین (121.6 برابر فاصله‌ی بین زمین و خورشید، دقیقا 18/1 میلیارد کیلومتر) از هلیوپاس عبور کرد. وویجر 1 در 23 اکتبر 2013 در فاصله‌ی 122/6 واحد نجومی (18/3 میلیارد کیلومتر)، موفق به کشف چگالی پلاسمایی 0.055 الکترون بر سانتی‌متر مکعب شد.

از طرفی وویجر 2 هم پس از طی مسیری طولانی و عبور از مشتری، زحل، اورانوس و نپتون در تاریخ 5 نوامبر 2018 در فاصله‌ی 119 واحد نجومی (17/8 میلیارد کیلومتر) از هلیوپاس عبور کرد. این کاوشگر در تاریخ 30 ژانویه‌ی 2019 در فاصله‌ی 119/7 واحد نجومی (17/9 میلیارد کیلومتر)، چگالی پلاسمایی 0/039 الکترون بر سانتی‌متر مکعب را کشف کرد که بسیار نزدیک به اندازه‌گیری وویجر 1 بود.

هر دو کاوشگر افزایش چگالی را گزارش کردند. وویجر 1 مجددا پس از طی مسافت 20 واحد نجومی (2/9 میلیارد کیلومتر)، افزایش چگالی حدودا 0/13 الکترون بر سانتی‌متر مکعب را گزارش کرد. اما اکتشافات وویجر 2 در جون 2019 نشان‌دهنده‌ی افزایش چگالی قابل توجهی در حدود 0/12 الکترون بر سانتی‌متر مکعب است. این چگالی در فاصله‌ی 124/2 واحد نجومی (18/5 میلیارد کیلومتری) به ثبت رسید. این مقادیر شاید بسیار اندک باشند اما برای جلب توجه کافی هستند؛ زیرا عامل اصلی آن‌ها مشخص نیست.

طبق نظریه‌ای، سرعت میدان مغناطیسی میان‌ستاره‌ای با حرکت به سمت هلیوپاس کاسته می‌شود و منجر به نوعی تراکم ترافیکی می‌شود. این تراکم توسط کاوشگر نیوهرایزنر کشف شد. این کاوشگر جریان فرابنفش رقیقی را کشف کرد که حاصل تشکیل هیدروژن خنثی در هلیوپاس بود. با اندازه‌گیری‌های بعدی کاوشگرهای وویجر در فضای میان‌ستاره‌ای می‌توان به حقایق بیشتری پی برد؛ اما ممکن است این فرایند کمی بیشتر به طول بینجامد.