Wat ruimtesondes buiten het zonnestelsel hebben ontdekt

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

In november 2018, na een reis van 41 jaar, passeerde Voyager 2 de grens waarboven de invloed van de zon stopt en de interstellaire ruimte binnenging. Maar de missie van de kleine sonde is nog niet voltooid - hij blijft verbazingwekkende ontdekkingen doen.

In 2020 ontdekte Voyager 2 iets verbazingwekkends: de ruimtedichtheid neemt toe met de afstand tot de zon.

Soortgelijke indicatoren werden naar de aarde gestuurd door Voyager 1, die in 2012 de interstellaire ruimte binnenging. De gegevens toonden aan dat de toename in dichtheid een kenmerk van het interstellaire medium zou kunnen zijn.

Het zonnestelsel heeft verschillende grenzen, waarvan er één, de heliopauze genaamd, wordt bepaald door de zonnewind, of beter gezegd door zijn significante verzwakking. De ruimte binnen de heliopauze is de heliosfeer en de ruimte daarbuiten is het interstellaire medium. Maar de heliosfeer is niet rond. Het lijkt meer op een ovaal, waarin het zonnestelsel aan de voorrand staat en daarachter een soort staart uitsteekt.

Beide Voyagers staken de heliopauze over aan de voorrand, maar binnen een verschil van 67 graden in heliografische breedtegraad en 43 graden in lengtegraad.

Interstellaire ruimte wordt meestal als een vacuüm beschouwd, maar dit is niet helemaal waar. De dichtheid van materie is extreem laag, maar bestaat nog steeds. In het zonnestelsel heeft de zonnewind een gemiddelde dichtheid van protonen en elektronen van 3 tot 10 deeltjes per kubieke centimeter, maar deze is lager naarmate ze verder van de zon verwijderd is.

De gemiddelde concentratie van elektronen in de interstellaire ruimte van de Melkweg wordt geschat op ongeveer 0,037 deeltjes per kubieke centimeter. En de plasmadichtheid in de buitenste heliosfeer bereikt ongeveer 0,002 elektronen per kubieke centimeter. Toen de Voyager-sondes de heliopauze overstaken, registreerden hun instrumenten de elektronendichtheid van het plasma door middel van plasma-oscillaties.

Voyager 1 stak de heliopauze over op 25 augustus 2012 op een afstand van 121,6 astronomische eenheden van de aarde (dit is 121,6 keer de afstand van de aarde tot de zon - ongeveer 18,1 miljard km). Toen hij voor het eerst de plasma-oscillaties mat na het oversteken van de heliopauze op 23 oktober 2013 op een afstand van 122,6 astronomische eenheden (18,3 miljard km), vond hij de plasmadichtheid op 0,055 elektronen per kubieke centimeter.

Na nog eens 20 astronomische eenheden (2,9 miljard kilometer) te hebben gevlogen, rapporteerde Voyager 1 een toename van de dichtheid van de interstellaire ruimte tot 0,13 elektronen per kubieke centimeter.

De Voyager 2 stak de heliopauze over op 5 november 2018 op een afstand van 119 astronomische eenheden (17,8 miljard kilometer). Op 30 januari 2019 heeft hij plasmaoscillaties gemeten op een afstand van 119,7 astronomische eenheden (17,9 miljard kilometer), en ontdekte dat de dichtheidsplasma is 0,039 elektronen per kubieke centimeter.

In juni 2019 vertoonden de apparaten van Voyager 2 een sterke toename in dichtheid tot ongeveer 12 elektronen per kubieke centimeter op een afstand van 124,2 AU (18,5 miljard kilometer).

Wat veroorzaakte de toename van de dichtheid van de ruimte? Een theorie is dat de krachtlijnen van het interstellaire magnetische veld sterker worden met de afstand tot de heliopauze. Dit kan cyclotron-instabiliteit van elektromagnetische ionen veroorzaken. Voyager 2 detecteerde wel een toename van het magnetische veld na het oversteken van de heliopauze.

Een andere theorie is dat materiaal dat door de interstellaire wind wordt meegevoerd, in de heliopauze zou vertragen en een soort plug zou vormen, zoals blijkt uit de zwakke ultraviolette gloed die in 2018 door de New Horizons-sonde werd gedetecteerd, veroorzaakt door de ophoping van neutraal waterstof in de heliopauze.