旅行者号进入星际空间后发现了奇怪的现象:空间密度越来越高

端端的科学日记 2023-06-08 16:05:23

旅行者号进入星际空间后发现了奇怪的现象:空间密度越来越高

虽然旅行者1号,这个离地球最远的人造天体受到了很多关注,但它的孪生兄弟旅行者2号却在某种程度上被搁置了。事实上,这种 待遇 对旅行者2号是不公平的,因为旅行者1号在 访问 土星后离开了黄道,直奔太阳系的远方,而旅行者2号则前往旅行者2号继续 访问 天王星和海王星,做出了比旅行者1号相对较大的贡献。今天,这两个旅行者探测器已经进入星际空间并继续工作,更新了我们对深空的认识。最近,旅行者项目研究小组声称,在185亿公里之外,旅行者发现了越来越密集的空间——这是怎么回事呢?我们需要先上一堂简短的科学课。

太阳的内部每时每刻都在经历着核熔化。除了不断释放光和热之外,太阳还向外发射大量的高能等离子体带电粒子流,我们称之为太阳风。我们可以简单地理解为太阳风在太空中吹出一个巨大的 气泡,而这个 气泡 的边界被称为 日光层的顶部(日光层不是一个标准的球形,因为太阳是以大约220公里/秒的速度围绕银河系中心旋转的。因为日光层内部充满了来自太阳的粒子,而外部则充满了来自星际空间的非常稀疏的粒子,所以一般认为,日光层外部的密度要比内部小得多,根据科学家们的估计,日光层外部的等离子体物质的密度应该是0.002电子/立方厘米左右。

顺便说一下,我们之所以谈论等离子体物质密度,是因为测量宇宙空间的等离子体物质相对容易。好了,现在科学问题已经解决了,让我们开始讨论旅行者号进入星际空间后注意到的奇怪现象:空间密度的增加。到2013年10月,旅行者1号已经通过了 日光层的顶部,进入了星际空间。它在183亿公里的距离上首次测量了等离子体振荡,发现等离子体物质密度为每立方厘米0.055个电子。在接下来的几天里,旅行者1号在212亿公里的距离上进行了另一次测量,结果实际上是每立方厘米0.13个电子。

并非巧合的是,旅行者2号也测出了一个类似的数值,从而证实了旅行者1号的测量结果。由于探测天王星和海王星的时间太长,旅行者2号在2018年11月5日才进入星际空间,比旅行者1号晚了6年多(旅行者1号于2012年8月25日进入星际空间)。2019年1月,旅行者2号在179亿公里的距离上首次测量了星际空间的等离子体物质密度,测量值为0.039电子/立方厘米;2019年6月,旅行者2号已经在185亿公里之外,它在这个位置的测量值为0.12电子/立方厘米。

正如我们所看到的,两个旅行者的测量值都远远超过了估计值,更奇怪的是,空间密度也随着距离的增加而增加。那么,如何解释这种奇怪的现象呢?到目前为止,研究人员只提出了一些猜测,例如认为星际等离子体可能在 日光层顶部 造成 瓶颈,这将增加这里的空间密度,还有一种观点 认为星际磁场可能覆盖日光层并增加其强度,在这种情况下,等离子体材料的垂直与平行温度比的增加将导致其密度增加。简而言之,科学家们对这个问题还没有一个明确的答案。

值得注意的是,旅行者1号和旅行者2号都飞出了太阳系 的说法是不正确的,事实上,这两个探测器只是穿过了太阳顶,进入了星际空间,而严格意义上的太阳系的极限是 奥尔特星云,其半径约为1光年,即9.46万亿公里,可见它们离 飞出太阳系 的目标还很远。

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