Voyager 1 is het enige door mensen gemaakte object dat beroemd is omdat het uit het 'kosmische huis' van zijn scheppers - het zonnestelsel - ontsnapt. En minstens twee keer. Waar is hij nu? Technisch gezien zit het er nog steeds in.
De eerste sensationele berichten dat de robotsonde Voyager 1, die in 1977 door NASA werd gelanceerd om Jupiter en Saturnus te verkennen, het zonnestelsel verliet, verschenen in maart 2013.
De American Geophysical Union (AGU), een non-profitorganisatie die zich toelegt op verkenning van de aarde en de ruimte, bracht een persbericht uit waarin ze melding maakte van plotselinge veranderingen in kosmische straling.
Slechts een paar uur later, na de opmerkingen van NASA-wetenschappers die direct aan het project werkten dat ze zoiets niet konden beweren, keerden AGU-experts terug. Ze herzagen het persbericht om aan te geven dat het ruimtevaartuig 'een nieuw ruimtegebied was binnengegaan' en gaven toe dat ze probeerden de conclusies van hun waarnemingen begrijpelijk te maken voor het grote publiek.
Soortgelijke berichten verschenen elke paar maanden nog een paar keer, totdat zes maanden later NASA-specialisten alle eerdere verklaringen daadwerkelijk bevestigden. Ten slotte werd officieel aangekondigd dat de sonde een jaar eerder - op 25 augustus 2012 - de interstellaire ruimte binnenkwam.
De media konden zichzelf opnieuw de spraakmakende krantenkoppen niet ontzeggen dat Voyager het zonnestelsel had verlaten - en ze hadden het niet helemaal mis. Dergelijke gewaagde uitspraken staan echter nog niet in het materiaal van NASA - bovendien, volgens hen, zal niemand van ons het moment meemaken waarop dit ongetwijfeld werkelijkheid zal worden.
Waar eindigt het zonnestelsel?
Promotie video:
Zoals altijd is dit een kwestie van terminologie - het hangt allemaal af van wat er precies als het zonnestelsel wordt beschouwd.
In de gebruikelijke zin bestaat het uit acht planeten die rond onze ster draaien (Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus), hun satellieten, de asteroïdengordel (tussen de banen van Mars en Jupiter), vele kometen, evenals de Kuipergordel. …
Het bevat voornamelijk kleine lichamen die zijn overgebleven na de vorming van het zonnestelsel, en verschillende dwergplaneten (waaronder Pluto, die iets meer dan tien jaar geleden van gewone planeten naar deze categorie werd gedegradeerd). De Kuipergordel lijkt in wezen op de asteroïdengordel, maar is veel groter dan de laatste in afmeting en massa.
Om je de schaal van dit deel van het zonne-imperium voor te stellen, is het gebruikelijk om astronomische eenheden (au) te gebruiken - één eenheid is gelijk aan de geschatte afstand van de aarde tot de zon (ongeveer 150 miljoen km of 93 miljoen mijl).
De laatste planeet, Neptunus, bevindt zich op een afstand van ongeveer 30 AU van de ster. Tot aan de Kuipergordel - 50 AU.
Tel daar iets meer dan 70 astronomische eenheden bij op - en we komen bij de eerste voorwaardelijke grens van het zonnestelsel, die Voyager overschreed - de buitengrens van de heliosfeer.
Al het bovenstaande - de planeten, de Kuipergordel en de ruimte daarachter - worden beïnvloed door de zonnewind - een continue stroom van geladen deeltjes (plasma) die uit de zonnecorona komen.
Deze constante wind vormt een soort langwerpige bel rond ons systeem, die het interstellaire medium "verplaatst" en wordt de heliosfeer genoemd.
Naarmate ze van de zon weggaan, neemt de snelheid van geladen deeltjes af naarmate ze meer en meer tegenstand ondervinden - de aanval van het interstellaire medium, voornamelijk bestaande uit wolken van waterstof en helium, evenals zwaardere elementen, zoals koolstof en stof (slechts ongeveer 1%).
Wanneer de zonnewind sterk vertraagt en zijn snelheid minder wordt dan de geluidssnelheid, komt de eerste grens van de heliosfeer, de grens van de schokgolf genoemd (in het Engels - beëindigingsschok). Voyager 1 stak het in 2004 over (zijn tweelingbroer Voyager 2 - in 2007) en ging zo een gebied binnen dat heliosheath heet - een soort "vestibule" van het zonnestelsel. In de ruimte van de helioshield begint de zonnewind in wisselwerking te treden met het interstellaire medium en is hun druk op elkaar in evenwicht.
Naarmate we verder gaan, begint de kracht van de zonnewind echter nog meer te verzwakken en uiteindelijk volledig over te geven aan de externe omgeving - deze voorwaardelijke externe grens wordt de heliopauze genoemd. Na het overwonnen te hebben in augustus 2012, ging Voyager 1 de interstellaire ruimte binnen en - als we de grenzen van de meest tastbare invloed van de zonnewind als de grenzen beschouwen - verliet hij het zonnestelsel.
Maar in feite is de sonde volgens de algemeen aanvaarde interpretatie in de wetenschappelijke gemeenschap nog niet halverwege voltooid.
Hoe wisten wetenschappers dat Voyager 1 de heliopauze doorkruiste?
Omdat Voyager ruimtes verkent die voorheen onontgonnen waren, is het een hele klus om uit te zoeken waar het zich precies bevindt.
Wetenschappers moeten vertrouwen op de gegevens die de sonde met behulp van signalen naar de aarde verzendt.
"Niemand is ooit eerder in de interstellaire ruimte geweest, dus het is alsof je reist met onvolledige reisgidsen", legt Voyager 1-projectwetenschapper Ed Stone uit.
Toen de informatie die van het apparaat werd ontvangen, begon te wijzen op een veranderde omgeving eromheen, begonnen wetenschappers eerst te praten over het feit dat de Voyager op het punt stond de interstellaire ruimte binnen te gaan.
De eenvoudigste manier om te bepalen of het apparaat de gekoesterde limiet heeft overschreden, is door de temperatuur, druk en dichtheid van het plasma rond de sonde te meten. Een apparaat dat dergelijke metingen kon uitvoeren, stopte echter in 1980 met werken op Voyager.
De specialisten moesten zich concentreren op twee andere instrumenten: een kosmische stralingsdetector en een plasmagolfapparaat.
Terwijl de eerste periodiek een toename registreerde van het niveau van kosmische straling van galactische oorsprong (en een daling van het niveau van zonnedeeltjes), was het het plasmagolfapparaat dat wetenschappers wist te overtuigen van de locatie van het apparaat - dankzij de zogenaamde coronale massa-ejecties die plaatsvinden op onze ster.
Tijdens de schokgolf na de ejectie op de zon registreerde het apparaat de oscillaties van de plasma-elektronen, met behulp waarvan het mogelijk was om de dichtheid ervan te bepalen.
'Door deze golf lijkt het plasma te rinkelen,' legde Stone uit. "Terwijl het plasmagolfinstrument ons in staat stelde de frequentie van dit rinkelen te meten, toonde de kosmische stralingsdetector waar het rinkelen vandaan kwam - van emissies op de zon."
Hoe hoger de plasmadichtheid, hoe hoger de oscillatiefrequentie. Dankzij de tweede golf op het account van Voyager, in 2013, konden wetenschappers ontdekken dat de sonde al meer dan een jaar door plasma vliegt, waarvan de dichtheid 40 keer hoger is dan bij eerdere metingen. De geluiden die door Voyager zijn opgenomen - de geluiden van de interplanetaire omgeving - zijn te horen in de onderstaande video.
"Hoe verder Voyager beweegt, hoe hoger de plasmadichtheid wordt", zei Ed Stone. “Is het omdat het interstellaire medium dichter wordt naarmate je verder weggaat van de heliosfeer, of is het het resultaat van de schokgolf zelf [van een zonnevlam - BBC]? We weten het nog niet."
De derde golf, geregistreerd in maart 2014, vertoonde onbeduidende veranderingen in plasmadichtheid in vergelijking met de vorige, wat de aanwezigheid van de sonde in de interstellaire ruimte bevestigt.
Dus Voyager 1 kwam uit het meest "dichtbevolkte" deel van het zonnestelsel en bevindt zich nu 137 astronomische eenheden, oftewel 20,6 miljard kilometer van de aarde. Je kunt hem hier volgen.
Dus wanneer zal hij het systeem eindelijk voorgoed verlaten? Volgens berekeningen van de NASA, in ongeveer 30 duizend jaar.
Het feit is dat de zon, die in zichzelf het overweldigende deel van de massa van het hele systeem - 99% - ophoopt, zijn zwaartekrachtsinvloed tot ver buiten de Kuipergordel en zelfs de heliosfeer verspreidt.
Over ongeveer 300 jaar zou de Voyager de Oortwolk moeten ontmoeten - een hypothetisch (omdat niemand hem ooit heeft gezien en wetenschappers er alleen een theoretisch idee van hebben) bolvormig gebied rond het zonnestelsel.
Daarin "levend", aangetrokken tot onze ster, voornamelijk ijsobjecten, bestaande uit water, ammoniak en methaan - ze vormden volgens wetenschappers aanvankelijk veel dichter bij de zon, maar werden vervolgens door de zwaartekracht van de reuzenplaneten naar de buitenwijken van het systeem gegooid. Het duurt duizenden jaren voordat ze ons omkeren. Er wordt aangenomen dat sommige van deze objecten erin slagen terug te komen - en dan zien we ze in de vorm van kometen.
Recente voorbeelden zijn onder meer kometen C / 2012 S1 (ISON) en C / 2013 A1 (McNaught). De eerste brak uit nadat hij langs de zon was gepasseerd, de tweede passeerde nabij Mars en verliet het binnenste deel van het systeem.
De hypothetische grens van de Oortwolk is de laatste grens van het zonnestelsel - de grens van de zwaartekracht van onze ster, of de bol van Hill.
Buiten de Oortwolk is er niets - alleen licht dat afkomstig is van de zon en soortgelijke sterren.
Over een paar jaar zullen wetenschappers de instrumenten van Voyager 1 geleidelijk gaan uitschakelen. De laatste wordt naar verwachting rond 2025 stilgelegd, waarna de sonde nog een paar jaar gegevens naar de aarde zal sturen voordat hij zijn reis in stilte voortzet.
Het duurt ongeveer twee jaar voordat het zonlicht met de hoogste snelheid die we kennen de grenzen van de Hill-bol bereikt. Het duurt ongeveer vier jaar om de dichtstbijzijnde ster te bereiken - Proxima Centauri. Als zijn pad naar haar toe rende, zou Voyager meer dan 73 duizend jaar duren.
Voyager-missie
- Ondanks de naam werd Voyager 2 voor het eerst gelanceerd op 20 augustus 1977. Voyager 1 werd gelanceerd op 5 september van hetzelfde jaar
- De officiële missie van de sondes was om Jupiter en Saturnus te bestuderen
- De apparaten slaagden erin om Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus en hun satellieten te bestuderen en foto's te maken, en om unieke studies uit te voeren naar het systeem van de ringen van Saturnus en de magnetische velden van reuzenplaneten
- Voyager 1 begon toen aan zijn "interstellaire missie" en werd het verste object van de aarde dat een persoon aanraakte. Nu is het zijn taak om de heliopauze en de omgeving buiten de invloed van de zonnewind te bestuderen. Voyager 2 zou de komende jaren ook de heliopauze moeten oversteken
“Beide Voyagers hebben aan boord de zogenaamde Golden Records met audio- en video-opnames. Ze hebben een kaart van pulsars gereproduceerd met een markering van de positie van de zon in de Melkweg - voor het geval degene die het heeft ontdekt ons wil vinden. Bovendien hebben experts in de opnames alles opgenomen wat naar hun mening de vertegenwoordigers van buitenaards leven over de mensheid moeten weten: foto's, begroetingen in 55 talen, waaronder Oudgrieks, Telugu en Kantonees, geluiden van aardse aard (vulkanen en aardbevingen, wind, enz. regen, vogels en chimpansees, menselijke stappen, hartslag en gelach), maar ook muziekwerken - van Bach en Stravinsky tot Chuck Berry en Blind Willie Johnson en traditionele gezangen.
Polina Romanova
