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分享 網管 - 科學新知 | 2019-11-07 | 人氣:44

  2019 年 11 月 06 日

 


 

於 42 年前發射離開地球的航海家 2 號探測器,已被證實在去年 11 月穿越太陽圈,成為史上第 2 個離開太陽系的人造物體;往後,它將和航海家 1 號(第一個離開太陽系的人造物體)一起研究太陽系外我們依舊陌生的地區,直到它們無法再回傳訊號。

1977 年時,NASA 分別發射了航海家 1 號(Voyager 1)與航海家 2 號(Voyager 2)兩艘探測器,前者任務為研究木星和土星系統,後者則飛掠木星、土星、天王星和海王星,號稱最多產的太空飛行器;達成主要任務後,2 艘探測器開啟新的星際任務,繼續往太陽系邊緣飛奔而去。

2012 年 8 月時,航海家 1 號在距離太陽 122AU 遠的地方,檢測到周圍高能粒子(宇宙射線)逐漸增加,並且出現 2 個尖峰,恰能對應來自太陽的低能帶電粒子流強度出現 2 次下降,表明當時星際介質正洩漏進太陽系內。

2 道尖峰過去後,高能粒子暫時消失,太陽粒子又回到正常峰值,但最後,太陽低能粒子濃度忽然下降接近零、高能粒子濃度衝高,再也沒有逆轉跡象,表明航海家 1 號正式脫離太陽圈進入星際空間,率先成為首個飛離太陽系的人造探測器,也初步判定太陽系邊界究竟延伸了多遠。

現在,《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊一舉刊出 5 篇獨立研究論文,證實航海家 2 號(Voyager 2)也已於 2018 年 11 月 5 日穿越太陽圈(heliosphere),正式離開太陽支配範圍,進入未知新世界。

(Source:NASA

太陽圈是指太空中受到太陽引力、磁場等條件控制的區域,而太陽風(從太陽上層大氣吹出的帶電粒子流)能發揮作用的最遠位置即太陽圈邊緣,稱為太陽風層頂/日球層頂(heliosphere);穿過日球層頂後就不再是太陽的領地,而是充滿其他高能介質的星際空間。

科學家們在分析航海家 2 號回傳的數據時發現,探測器周圍的等離子體密度忽然於 2018 年 11 月 5 日躍升近 20 倍,此時距離太陽 119AU,並且來自太陽的穩定粒子流影響力逐漸消失,改由高能質子流取代(也就是起源自銀河系的宇宙射線),種種變化告訴研究人員們,在太陽系遨遊 42 年後,航海家 2 號終於也穿越最後一道關卡離開太陽系。

透過比較航海家 1 號與 2 號的數據,科學家能梳理出更多太陽系邊緣的資訊,比如航海家 1 號由於遇到侵入太陽系的銀河物質,在穿越日球層頂時明顯更費心力,基本上滯留了 2 年才正式跑出去;然而航海家 2 號看見太陽粒子洩漏到星際空間中,且穿越的日球層頂更薄,基本上僅花費 1 天就越境成功,天文學家得想辦法弄清楚為何兩者差異如此大。

但可以確定,日球層頂會隨著太陽活動週期變化而晃動,就像我們的肺隨著呼吸而膨脹收縮一樣。

2012 年,航海家 1 號檢測到太陽圈外的等離子體密度略高於預期;2018 年,航海家 2 號檢測到太陽圈外的等離子體比預期中還要熱(但依然比太陽圈內的溫度還要冷),兩者都表明等離子體受到某種程度的壓縮,但目前還不知道是什麼原因促成;此外,2 艘探測器均發現交界處磁場的方向、大小變化都不大,這令科學家感到驚訝,他們原本預期太陽磁場與星際磁場交界處應該更加混亂,然而數據表明兩種磁場幾乎對齊。

不過航海家 2 號有檢測到太陽風與星際風相互作用的薄層,而航海家 1 號未檢測到,為了做更多比較,NASA 有打算在未來發射專門研究太陽系邊界的太空飛行器。

現在,航海家 1 號與航海家 2 號分別沿著兩個不同方向離太陽而去,前者目前距離太陽超過 220 億公里,後者距離太陽 182 公里,而航海家 2 號發出的訊號需經過約 16.5 小時才能回到地球。詳細數字資訊可以上 NASA 網站追蹤。

科學家預計這兩艘探測器還能工作 5 年,為我們描繪更多未知的事物。

(首圖來源:NASA

 

原文網址:https://technews.tw/2019/11/06/plasma- ... er1-voyager2-heliosphere/