فضاپیمای وویجر افزایش محسوس چگالی را در فضای میان‌ستاره‌ای کشف کرد

فضاپیمای وویجر ۲ در نوامبر ۲۰۱۸ پس از سفر حماسی ۴۱ ساله‌ی خود بالاخره از مرز نفوذ خورشیدی منظومه‌‌ی شمسی عبور کرد و وارد فضای میان‌ستاره‌ای شد؛ اما مأموریت این کاوشگر هنوز به پایان نرسیده است و همواره اطلاعاتی را درباره‌ی فضای آنسوی منظومه‌ی شمسی به زمین ارسال می‌کند.

وویجر ۲ در مسیر خود با یافته‌های شگفت‌انگیزی روبه‌رو می‌شود. هرچقدر این کاوشگر از خورشید دورتر شود، فضای چگال‌تری را تجربه می‌کند. اولین‌بار نیست که افزایش چگالی در آن سوی منظومه‌ی شمسی کشف می‌شود. کاوشگر وویجر ۱ که در سال ۲۰۱۲ وارد فضای میان‌ستاره‌ای شد، طیف چگالی مشابهی را در موقعیتی دیگر کشف کرد.

داده‌های جدید وویجر ۲ نه‌تنها کشف وویجر ۱ را تأیید می‌کنند بلکه ثابت می‌کنند افزایش چگالی، یکی از ویژگی‌های واسطه‌ی میان‌ستاره‌ای محلی (VLIM) است. لبه‌ی منظومه‌ی شمسی را می‌توان براساس مرزهای مختلف آن تعریف کرد اما مرزی که کاوشگرهای وویجر از آن عبور کردند، هلیوپاس نامیده می‌شود. این مرز براساس بادهای خورشیدی تعریف می‌شود. حباب منظومه‌ی شمسی یا هلیوسفر مجموعه‌ای از بادهای فراصوتی ثابت از پلاسمای یونیزه است که از خورشید در تمام جهات منتشر می‌شوند و هیلوپاس نقطه‌ای است که در آن فشار بادها به اندازه‌ی کافی قوی نیستند.

به فضای خارج از هلیوسفر VLIM یا واسطه‌ی میان‌ستاره‌ای محلی گفته می‌شود. شکل هلیوسفر کاملاً کروی نیست بلکه بیضی شکل است. به‌طوری‌که دم آن در سمت خورشید و دماغه‌ی آن در جهت مدار منظومه‌ی شمسی در راه شیری قرار دارد.

هر دو کاوشگر وویجر با اختلاف زاویه‌ی ۶۷ درجه‌ی عرض هلیوگرافیک و ۴۳ درجه‌ی طول هلیوگرافیک از دماغه‌ی هلیوسفر خارج شدند. فضا کاملاً از خلاء تشکیل نشده است و در آن ماده، هرچند با چگالی پائین وجود دارد. در منظومه‌ی شمسی، بادهای خورشیدی دارای چگالی الکترون و پروتونی میانگین بین ۳ تا ۱۰ ذره در سانتی‌متر مکعب هستند اما این چگالی با دور شدن از خورشید کاهش می‌یابد.

چگالی میانگین الکترونی فضای میان‌ستاره‌ای در راه شیری، ۰.۰۳۷ ذره بر سانتی‌متر مکعب محاسبه شد. چگالی پلاسمای خارج از هلیوسفر هم تقریباً برابر با ۰.۰۰۲ الکترون بر سانتی‌متر مکعب است. با عبور کاوشگرهای وویجر از هلیوپاس، ابزارهای علمی موج پلاسمای آن‌ها، چگالی الکترونی پلاسما را ازطریق نوسان‌های پلاسما کشف کردند.

وویجر ۱ در ۲۵ آگوست ۲۰۱۲ در فاصله‌ی ۱۲۱/۶ واحد نجومی از زمین (۱۲۱.۶ برابر فاصله‌ی بین زمین و خورشید، دقیقاً ۱۸/۱ میلیارد کیلومتر) از هلیوپاس عبور کرد. وویجر ۱ در ۲۳ اکتبر ۲۰۱۳ در فاصله‌ی ۱۲۲/۶ واحد نجومی (۱۸/۳ میلیارد کیلومتر)، موفق به کشف چگالی پلاسمایی ۰.۰۵۵ الکترون بر سانتی‌متر مکعب شد.

از طرفی وویجر ۲ هم پس از طی مسیری طولانی و عبور از مشتری، زحل، اورانوس و نپتون در تاریخ ۵ نوامبر ۲۰۱۸ در فاصله‌ی ۱۱۹ واحد نجومی (۱۷/۸ میلیارد کیلومتر) از هلیوپاس عبور کرد. این کاوشگر در تاریخ ۳۰ ژانویه‌ی ۲۰۱۹ در فاصله‌ی ۱۱۹/۷ واحد نجومی (۱۷/۹ میلیارد کیلومتر)، چگالی پلاسمایی ۰/۰۳۹ الکترون بر سانتی‌متر مکعب را کشف کرد که بسیار نزدیک به اندازه‌گیری وویجر ۱ بود.

طبق نظریه‌ای، سرعت میدان مغناطیسی میان‌ستاره‌ای با حرکت به سمت هلیوپاس کاسته می‌شود و منجر به نوعی تراکم ترافیکی می‌شود. این تراکم توسط کاوشگر نیوهرایزنر کشف شد. این کاوشگر جریان فرابنفش رقیقی را کشف کرد که حاصل تشکیل هیدروژن خنثی در هلیوپاس بود. با اندازه‌گیری‌های بعدی کاوشگرهای وویجر در فضای میان‌ستاره‌ای می‌توان به حقایق بیشتری پی برد؛ اما ممکن است این فرایند کمی بیشتر به طول بینجامد.