Les sondes Voyager détectent un phénomène auparavant inconnu dans l’espace lointain

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Conception artistique d'un vaisseau spatial Voyager.

Conception artistique d’un vaisseau spatial Voyager.
Image: NASA / JPL-Caltech

Le vaisseau spatial Voyager de la NASA est peut-être à des milliards de kilomètres et plus de 40 ans, mais il continue de découvertes importantes, comme le révèlent de nouvelles recherches.

Un article publié aujourd’hui dans le Journal astronomique décrit une forme entièrement nouvelle de sursaut d’électrons, une découverte rendue possible par les intrépides sondes Voyager. Ces sursauts se produisent dans le milieu interstellaire, une région de l’espace dans laquelle la densité de matière est extrêmement mince. UNEs le nouvel article le souligne, quelque chose de funky arrive aux électrons des rayons cosmiques qui se frayent un chemin à travers cette région éloignée: TIls sont réfléchis et poussés à des vitesses extrêmes en faisant avancer les ondes de choc produites par le soleil.

En soi, ce processus, dans lequel les ondes de choc poussent les particules, n’a rien de nouveau. Ce qui est nouveau, cependant, c’est que ces sursauts d’électrons apparaissent bien avant l’onde de choc qui avance, et que cela se produit dans une région supposée calme de l’espace. Le nouvel article a été co-écrit par l’astrophysicien Don Gurnett de l’Université de l’Iowa.

Lancés en 1977, Voyager 1 et Voyager 2 ont fait énorme travailler pour le roi et le pays, et ils activent toujours travail scientifique significatif après tant d’années. Mais au lieu d’étudier les volcans actifs sur la lune Io de Jupiter ou de prendre des photos glorieuses des anneaux de Saturne, ces sondes étudient maintenant les eaux inexplorées au-delà de l’héliopause – la zone entre le plasma solaire chaud et le milieu interstellaire plus froid aux confins du système solaire .

Voyager 1 est actuellement à 14,1 milliards de kilomètres, et Voyager 2 est à 11,7 milliards de kilomètres (les sondes ont été lancées dans les 16 jours d’intervalle, mais elles ont été envoyées sur des trajectoires différentes au cours de leurs séjours respectifs à travers le système solaire). Voyager 1 a franchi la limite de l’héliopause en 2012, et Voyager 2 a fait de même en 2018. They voyagent actuellement dans une région appelé milieu interstellaire très local (VLISM), selon l’étude. Les sondes Voyager sont les objets fabriqués par l’homme les plus éloignés de tous les temps.

Certains peuvent ergoter sur le terme «milieu interstellaire»Et affirment que les sondes Voyager sont techniquement toujours à l’intérieur du système solaire, mais Gurnett est catégorique sur le fait que les sondes Voyager voyagent effectivement à travers l’espace interstellaire, ce qui signifie littéralement le« milieu entre les étoiles », comme il l’a expliqué par téléphone. « Nous avons gagné cet argument », a déclaré Gurnett, « mais bien sûr, je suis partial. » La pression du gaz à l’emplacement des sondes Voyager, a-t-il dit, est égale à la pression du gaz que nous nous attendrions à voir dans l’espace interstellaire. Pour lui, cela signifie que les sondes sont à l’intérieur du milieu interstellaire.

En 2012, Gurnett chez ses collègues déclaré que Voyager 1 a traversé dans l’espace interstellaire, une revendication confirmé par la NASA l’année suivante.

Il y a des années, avant que les sondes de la NASA n’entrent dans cette région de l’espace, «nous pensions que cela pourrait devenir carrément ennuyeux et que rien ne change là-bas», a déclaré Gurnett. « Mais ce que nous avons découvert, c’est que ce n’est pas du tout calme et tranquille – le milieu interstellaire a des choses importantes en cours!« 

Comme l’ont montré des recherches antérieures, des ondes de choc stellaires se déplacent dans cette région de l’espace, résultat d’éjections de masse coronale sur le Soleil. Ces événements hautement énergétiques propulsent des gaz chauds et de l’énergie dans l’espace, les propulsant vers l’héliopause et le milieu interstellaire à des vitesses énormes. Même voyager 1 millions de miles par heure, cependant, il faut plus d’un an pour que ces ondes de choc atteignent l’héliopause et une autre demi-année pour atteindre les sondes Voyager, a expliqué Gurnett. Pour avoir une idée de la distance actuelle des sondes, il faut environ 20 heures à une transmission Voyager – voyageant à la vitesse de la lumière – pour atteindre la Terre.

Comme le décrit le nouveau document, ces ondes de choc facilitent un comportement inédit dans le milieu interstellaire, à savoir des sursauts d’électrons apparaissant bien en avance sur les ondes de choc en progression.

«L’étude est unique en ce qu’elle examine plusieurs grandes tempêtes solaires qui traversent la bulle que le Soleil sculpte dans le milieu interstellaire et s’étend bien au-delà de Pluton», Herbert Funsten, un scientifique spatial au Los Alamos National Laboratory qui n’est pas impliqué dans la nouvelle étude, expliquée dans un e-mail. «Les vaisseaux spatiaux Voyager sont dans le milieu interstellaire et regardent donc la bulle – et les chocs qui traversent la frontière de la bulle – de l’extérieur, offrant un lieu d’observation unique et calme que nous ne pouvons pas observer de l’intérieur de la bulle.

Les sondes Voyager ont détecté ces poussées d’énergie avec des instruments embarqués conçus pour détecter les rayons cosmiques (la NASA réfléchissait à l’avenir, et c’est exactement le genre de chose pour laquelle les sondes étaient conçues).

En termes de ce qui se passe, les électrons du VLISM rebondissent et sont redirigés par des lignes de champ magnétique dans le plasma interstellaire, ou gaz ionisé.

«Les lignes de champ magnétique dans le milieu interstellaire sont presque purement droites», a expliqué Gurnett. «Nous avons détecté les sursauts d’électrons lorsque les ondes de choc ont touché pour la première fois les lignes de champ magnétique traversant le vaisseau spatial Voyager – et c’est le mécanisme. L’onde de choc touche juste la ligne de champ magnétique, et il y a un saut au niveau du choc, qui réfléchit et dynamise quelques-uns des électrons des rayons cosmiques.

En effet, cette interaction semble accélérer les électrons, les poussant devant l’onde de choc qui avance. Les auteurs de l’étude qualifient ce phénomène de «chocs interstellaires». En conséquence, les électrons gonflés se déplacent environ 670 fois plus vite que les ondes de choc qui les ont poussés à l’origine vers l’héliopause, ce qui signifie qu’ils sont accélérés à près vitesses relativistes. Gurnett a comparé ce phénomène à un jeu de ping-pong, dans lequel la balle est l’électron et le choc dans le champ magnétique est la palette.

Fait intéressant, les sondes ont également détecté les ondes de choc elles-mêmes, qui sont apparues entre 13 et 30 jours après les pics d’électrons.

«Cela revient à voir la lumière réfléchie par le nuage d’une explosion lointaine, puis à entendre le boom plus tard», a déclaré Funsten. «Le temps qu’il faut pour voir le nuage et entendre le boom fournit des informations importantes sur les propriétés du milieu interstellaire et les propriétés de la pénétration de l’onde de choc dans le milieu interstellaire.»

Les astronomes ont décrit le choc ondes poussant des électrons avant, mais ces interactions étaient à l’emplacement de l’onde de choc. Ici, les sursauts d’électrons se produisent avant le choc, ce qui n’a pas été vu avant, dit Gurnett.

«C’est une marque-nouveau mécanisme – le choc accélère les électrons », dit-il. «Mais le choc n’a pas encore atteint le vaisseau spatial, c’est donc un précurseur, que nous appelons le précurseur.»

Funsten a déclaré que ces événements sont rares, mais qu’ils fournissent des «indices alléchants» sur les effets de ces chocs sur le milieu interstellaire. Cependant, « plus de données seront nécessaires pour mieux comprendre ces résultats », a-t-il déclaré, y compris plus de données de Voyager 2, « qui n’a pas été dans le milieu interstellaire depuis longtemps », ainsi que la prochaine mission IMAP de la NASA (Interstellar Mapping and Acceleration Probe), dont le lancement est prévu pour 2024.

Le nouveau document pourrait améliorer notre compréhension des interactions complexes entre les ondes de choc et le rayonnement cosmique, pas seulement à la périphérie de notre quartier mais aussi autour d’autres étoiles, y compris des étoiles qui explosent. Ces découvertes pourraient également apporter un nouvel éclairage sur les types d’expositions auxquelles les astronautes devraient s’attendre lorsqu’ils travaillent dans l’espace.

Une note aux sondes Voyager: continuez à faire ce que vous faites. OuiTu es génial.

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