NASA
«Вояджер-1» открыл новый тип излучения плазменных волн в межзвездной среде. Это постоянное, слабое, узкополосное излучение наблюдается с 2017 года и, по мнению ученых, позволит отслеживать распределение электронной плотности межзвездной среды вдоль траектории аппарата. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
«Вояджеры» были запущены в космос в 1977 году. Изначально предполагалось, что каждый из аппаратов проработает около пяти лет, исследуя внешние планеты Солнечной системы, однако они функционируют до сих пор. В настоящее время «Вояджер-2» находится на расстоянии 126,9 астрономических единиц от Земли, а «Вояджер-1» — на расстоянии 152,7 астрономических единиц, это самый удаленный рукотворный объект. Оба аппарата покинули гелиосферу и сейчас занимаются исследованиями свойств плазмы и электромагнитных полей в межзвездном пространстве.
С тех пор как «Вояджер-1» пересек гелиопаузу в 2012 году, он смог измерить плотность плазмы в локальной межзвездной среде, неоднократно фиксируя плазменные колебания (POE, plasma oscillation event), которые на частотно-временных спектрах выглядят как узкие (шириной 0,2–0,4 килогерца) всплески излучения. Продолжительность этих событий составляет от пары дней до года, считается, что все они вызваны нестабильностями пучковой плазмы (образованной при взаимодействии электронов и газа) в ударных волнах вне гелиосферы.
Группа астрономов во главе со Стеллой Кох Окер (Stella Koch Ocker) из Корнельского университета сообщила о регистрации нового класса плазменных волн в межзвездной среде при помощи инструмента PWS (Plasma Wave System), установленного на борту «Вояджера-1», которые регистрируются с 2017 года, когда аппарат находился примерно в 15 астрономических единицах от гелиопаузы.
Частотно-временной динамический спектр плазменных волн, обнаруженных аппаратом.
Stella Koch Ocker et al. / Nature Astronomy, 2021
Обнаруженное излучение плазменных волн выделяется рядом своих свойств: оно достаточно слабое (отношение сигнал/шум не превышает 2), узкополосное (ширина около 0,04 килогерц) и наблюдалось в течение почти трех лет, что соответствует пройденному космическому аппарату расстоянию около 10 астрономических единиц. Это излучение отличается от ранее обнаруженных плазменных колебаний и может быть вызвано колебаниями плотности плазмы, вызванных тепловыми или надтепловыми электронами (т. е. с энергиями, намного превосходящими тепловую) или космическими лучами низкой энергии от соседних звезд. Альтернативным объяснением узкополосного сигнала является квазитепловой шум, который регулярно наблюдается межпланетными станциями во внутренней части Солнечной системы и генерируется электронами в плазме.
Постоянство этого излучения позволяет ученым продолжать за ним наблюдения, которые должны дать информацию о механизме его генерации и распределении электронной плотности среды вдоль траектории аппарата. Таким образом, астрономы узнают много нового о турбулентных процессах и крупномасштабной структуре локальной межзвездной среды.
О том, что происходит на границе гелиосферы и межзвездного пространства можно прочесть в материале «Выйти из пузыря».
Александр Войтюк