کاوشگرهای وویجر شگفتی‌های کوچک فضای میان‌ستاره‌ای را آشکار کردند

کاوشگرهای وویجر که حالا میلیاردها کیلومتر از زمین فاصله دارند، دورترین ابزارهای ساخت دست انسان در فضای میان‌ستاره‌ای هستند. آخرین بار در سال ۱۹۹۰ یکی از آن‌ها تصویری از محیط اطراف خود ارسال کرد؛ درست زمانی‌که از مشتری، زحل، نپتون و اورانوس عبور کرده بود و در مسیر فضای میان‌ستاره‌ای قرار داشت.

اما دو کاوشگر وویجر هنوز تغییراتی حس می‌کنند و حتی در چنین فاصله‌ای حضور خورشید محسوس است. تیمی از دانشمندان متوجه انفجارهای ناگهانی پرتوهای کیهانی در اطراف کاوشگرهای وویجر شد. این انفجارها بر اثر امواج ضربه‌ای حاصل از فوران‌های خورشیدی به وجود می‌آیند که ذرات را با سرعت میلیون‌ها کیلومتر بر ساعت منتشر می‌کنند.

امواج ضربه‌ای پس از بیش از یک سال به دو کاوشگر وویجر رسیده‌اند و الکترون‌های پرتوهای کیهانی اطراف دو کاوشگر را برانگیخته کردند. دانشمندان پدیده‌ی مشابه را نزدیک به زمین و در اطراف زمین مشاهده کرده بودند؛ اما حالا برای اولین ‌بار در فضای میان‌ستاره‌ای شاهد این پدیده هستند. به گفته‌ی دان گارنت، استاد فیزیک و نجوم دانشگاه ایوا و رهبر این پژوهش:

متوجه شدیم فضای میان‌ستاره‌ای یعنی جایی که قبلا تصور می‌کردیم آرام است، به‌شدت تحت تأثیر خورشید قرار می‌گیرد.

بیش از چهل سال قبل، گارنت طراحی ابزارهای مأموریت وویجر را بر عهده داشت که قادر به حس اتفاق‌ها و تغییرات محیط اطراف هستند. وویجر ۱ در سال ۲۰۱۲ و به ‌دنبال‌ آن، وویجر ۲ در سال ۲۰۱۸ وارد فضای میان‌ستاره‌ای شدند؛ اما برخلاف تیترهای خبری، این کاوشگرها کاملاً از منظومه‌ی شمسی خارج نشدند. در نگاه اول این دیدگاه متناقض به نظر می‌رسد. چگونه ممکن است شیئی در آن واحد هم در فضای میان‌ستاره‌ای باشد هم در منظومه‌ی شمسی؟ مگر این دو فضا با یکدیگر متفاوت نیستند؟

حباب اطراف منظومه‌‌ی شمسی که بر اثر پرتوهای پرانرژی خورشید به وجود می‌آید، هلیوسفر نامیده می‌شود. مرز هلیوسفر موسوم به هلیوپاس، نقطه‌ی ورود به فضای میان‌ستاره‌ای است

براساس یک تعریف، فضای میان‌ستاره‌ای دقیقاً از نقطه‌ای آغاز می‌شود که ذرات خورشیدی قادر به عبور از آن نباشند. خورشید معمولاً جریانی پایدار از ذرات پرانرژی در تمام جهات منتشر می‌کند و این بادهای خورشیدی کل سیاره‌ها، قمرهای آن‌ها و دیگر اجرام نجومی موجود در حباب محافظتی موسوم به هلیوسفر را در بر می‌گیرند.

براساس پیش‌بینی دانشمندان، باد خورشیدی زمانی متوقف می‌شود که با ذرات سرد فضای میان‌ستاره‌ای برخورد کند که مملو از مواد باقی‌مانده از سوپرنواها یا بقایای مرگ ستارگان دیگر است. اما دانشمندان نمی‌دانستند این کره‌ی نفوذ خورشیدی دقیقاً در کجا متوقف می‌شود تا اینکه وویجر ۱ در سال ۲۰۱۲، ابتدای یک محیط کیهانی متفاوت را کشف کرد. به گفته‌ی بی کورت، دانشمند پژوهشی دانشگاه ایوا و یکی از مؤلفان همکار گارنت در یافته‌های جدید: «عبور پلاسمای خورشیدی از این مرز غیر ممکن نیست؛ اما بسیار دشوار است.»

کورت نظری را در یک مجله‌ی علمی منتشر کرد مبنی بر اینکه عبور از هلیوسفر کمابیش به‌ معنی ترک منظومه‌ی شمسی است. اما او به‌شدت مورد انتقاد قرار گرفت؛ زیرا بادهای خورشیدی معمولاً تا فواصل دوردست‌تر منتشر می‌شوند و تأثیر گرانشی خورشید عمیق‌تر است.

گرانش خورشید می‌تواند اجرام را حتی در آن سوی هلیوسفر در مدار خورشید نگه دارد. وویجرها در ادامه‌ی مسیر خود وارد ابر اورت خواهند شد که منطقه‌ای از اجرام یخی در آن سوی پلوتو است. ازآنجاکه این اجرام از نظر گرانشی به خورشید وابسته هستند، هنوز بخشی از منظومه‌ی شمسی به شمار می‌روند. در واقع منظومه‌ی شمسی واقعا در آن سوی ابر اورت به پایان می‌رسد که ۱۰ هزار تا ۱۰۰ هزار واحد نجومی با ما فاصله دارد. به گفته‌ی کورت: «گرچه وویجر ۱ بیش از ۱۵۰ واحد نجومی را طی کرده است، هنوز راه زیادی را در پیش دارد تا به آن سوی ابر اورت برسد.» تقریباً صد سال دیگر وویجرها به ابر اورت خواهند رسید و ده‌ها هزار سال طول خواهد کشید تا بتوانند به آن سوی این منطقه برسند.

وقتی وویجرها در سال ۱۹۷۷ پرتاب شدند، مفهوم علم تنها به آن سوی زمین محدود بود و فضای میان‌ستاره‌ای هدفی دور از انتظار به شمار می‌رفت. هدف ناسا بررسی سیاره‌ها و قمرهای همسایه و جمع‌آوری داده‌های ارزشمند و تصاویر جذاب آن‌ها بود. پس از تور سیاره‌ای، فضاپیماها به مسیر خود ادامه دادند.

پس از بررسی سیاره‌ها، مدیران مأموریت وویجر در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، بسیاری از بخش‌های دو کاوشگر از ابزارهای علمی گرفته تا گرم‌کننده‌ها را خاموش کردند تا در مصرف انرژی آن‌ها صرفه‌جویی کنند. شاید روزی دانشمندان مجبور شوند برای صرفه‌جویی بیشتر در انرژی، بخش مخابره با زمین را غیر فعال کنند.

در آینده‌ای بسیار دور، وویجرها تنها بقایای موجود از زمین خواهند بود. در نهایت وقتی که وویجرها کاملاً منظومه‌ی شمسی را ترک کنند، وارد فضایی خواهند شد که تحت تسلط قوانین خورشید نخواهد بود. در این فضا خورشید صرفاً ستاره‌ای دیگر در آسمان شب خواهد بود و گرانش و گرمایی آن هیچ تأثیری بر وویجرها نخواهند گذاشت.