ایران اکازیون:در نوامبر سال ۲۰۱۸، فضاپیمای ویجر ۲ پس از سفری ۴۱ ساله سرانجام از مرزی که پایان تأثیر خورشید را نشان می‌دهد، عبور کرد و وارد “فضای میان‌ستاره‌ای” شد. اما مأموریت این کاوشگر کوچک هنوز به پایان نرسیده و اطلاعات مهمی را از فضای ماورای منظومه‌ی شمسی به زمین مخابره می‌کند.
به گزارش بیگ بنگ، این کاوشگر چیز شگفت‌انگیزی را آشکار کرد: هرچه فضاپیمای ویجر ۲ از خورشید دورتر می‌شود، چگالی فضا افزایش می‌یابد. اولینبار نیست که این افزایش چگالی شناسایی شده است. ویجر ۱ نیز که در سال ۲۰۱۲ قدم به فضای میان‌ستاره‌ای گذاشت همین افزایش چگالی را دریابی کرد.
داده‌های جدید ویجر ۲ حاکی از آن است که نه تنها تشخیص ویجر ۱ درست بود، بلکه افزایش چگالی چه بسا مشخصه‌ی بزرگ‌‌مقیاس «محیط میان‌ستاره‌ای کاملاً محلی» یا به اختصار VLIM باشد. لبه‌ی منظومه‌ی شمسی با چند مرز مشخص تعریف می‌شود، اما مرزی که ویجر ۲ از آن عبور کرد به «هلیوپاز» معروف است و برمبنای قدرت باد خورشیدی در آن تعریف می‌شود.
باد خورشیدی شامل جریان فراصوتی ثابتی از پلاسمای یونیزه است که از خورشید بیرون می‌زند و در همه‌ی جهات در فضا پراکنده می‌شود و «هلیوپاز» ناحیه‌ای است که در آن فشار رو به بیرونِ باد خورشیدی به‌قدر کافی قوی نیست تا بتواند راه خود را از میان ِ باد فضای میان‌ستاره‌ای باز کند.
فضای درون ناحیه‌ی هلیوپاز را «هلیوسفر»(خورسپهر) می‌نامند و فضای بیرون هلیوسفر، «محیط میان‌ستاره‌ای کاملاً محلی(VLIM) نامیده می‌شود. اما هلیوسفر برخلاف نام آن کروی نیست بلکه بیشتر شبیه بیضی غول‌آسایی است که در یک انتهای آن منظومه‌ی شمسی قرار دارد و در پشت آن دُم بلندی از جریان پلاسمای یونیزه در اهتزاز است؛ «دماغه»ی این بیضی غول‌آسا جهت مدار گردش منظومه‌ی شمسی در راه شیری را نشانه رفته است.
فضاپیماهای ویجر از مرز هلیوپاز در دماغه‌ی این بیضی غول‌آسا عبور کرده‌اند، اما یکی از آن‌ها با اختلاف عرض جغرافیایی ۶۷ درجه و دیگری با اختلاف طول جغرافیایی ۴۳ درجه نسبت به خورشید قرار دارند. معمولاً فضا را خلاء کامل در نظر می‌گیریم، اما در حقیقت این‌طور نیست. چگالی ماده در فضا بی‌نهایت اندک است، اما به هر حال فضا هم برای خودش چگالی دارد. در منظومه‌ی شمسی، چگالی متوسط پروتون‌ها و الکترون‌های باد خورشیدی ۳ تا ۱۰ ذره بر سانتی‌متر مکعب است، اما هرچه از خورشید دورتر می‌شوید، از مقدار این چگالی کاسته می‌شود.
متوسط چگالی الکترون‌ها در محیط میان‌ستاره‌ای در کهکشان راه شیری(در فضای بین ستارگان) حدود ۰.۰۳۷ ذره بر سانتی‌متر مکعب محاسبه شده است. و چگالی پلاسما در خارج از هلیوسفر حدود ۰.۰۰۲ الکترون بر سانتی‌متر مکعب است. هنگامی که کاوشگرهای ویجر از فراسوی مرز هلیوپاز عبور کردند، ابزارهای علمی آن‌ها که شامل آشکارساز امواج پلاسما می‌شد، از طریق نوسانات پلاسما، چگالی الکترون‌های درون پلاسما را اندازه‌گیری کردند.
ویجر ۱ در ۲۵ آگوست ۲۰۱۲ در حالی که فاصله‌اش از زمین ۱۲۱.۶ واحد نجومی(A.U) (121.6 برابر فاصله‌ی زمین تا خورشید یا به عبارت دیگر ۱۸.۱ میلیارد کیلومتر) بود از مرز هلیوپاز عبور کرد. ویجر ۱ در ۲۳ اُکتبر ۲۰۱۳ در فاصله‌ی ۱۲۲.۶ واحد نجومی (۱۸.۳ میلیارد کیلومتری) از زمین با عبور از مرز هلوپاز برای اولینبار نوسانات پلاسما را اندازه‌گیری کرد و مقدار چگالی پلاسما را ۰.۰۵۵ الکترون بر سانتی‌متر مکعب، گزارش کرد.
ویجر ۲ که با گذر از کنار مشتری، زحل، اورانوس و نپتون مسیر طولانی‌تری را طی کرده بود، در ۵ نوامبر ۲۰۱۸ در فاصله‌ی ۱۱۹ واحد نجومی (۱۷.۸ میلیارد کیلومتری) از مرز هلیوپاز عبور کرد. ویجر ۲ در ۳۰ ژانویه ۲۰۱۹ در فاصله‌ی ۱۱۹.۷ واحد نجومی (۱۷.۹ میلیارد کیلومتری) موفق شد نوسانات پلاسما را اندازه‌گیری کند و چگالی پلاسما را ۰.۰۳۹ الکترون بر سانتی‌متر مکعب گزارش کرد که به مقادیر اندازه‌گیری‌شده توسط وُیجر ۱ خیلی نزدیک بود.
هر دو کاوشگر افزایش در مقادیر چگالی را گزارش کرده بودند. ویجر ۱ پس از آنکه ۲۰ واحد نجومی (۹.۲ میلیارد کیلومتر) دیگر در فضای میان‌ستاره‌ای پیش رفت، مقدار افزایش چگالی پلاسما را حدود ۰.۱۳ الکترون بر سانتی‌متر مکعب گزارش کرد. اما داده‌هایی که توسط وُیجر ۲ در ژوئن ۲۰۱۹ ثبت شدند افزایش چگالی به مراتب بیشتری را نشان می‌دادند که در فاصله‌ی ۱۲۴.۲ واحد نجومی (۱۸.۵ میلیارد کیلومتری) به ۰.۱۲ الکترون بر سانتی‌متر مکعب می‌رسید.
با دانستن این واقعیت که چگالی ِ الکترونی پلاسما در فشار جوّی زمین ۱۰۱۳ است، چه بسا مقدار داده‌های ثبت شده توسط کاوشگرها به نظر ناچیز برسند، اما همین مقادیر ناچیز هم به‌قدر کافی چشمگیر هستند تا حس کنجکاوی ما را برانگیزند – به خصوص که علت اصلی این افزایش چگالی هنوز نامعلوم است.
بر طبق یک نظریه‌ی مطرح‌شده، خطوط میدان مغناطیسی مربوط به فضای میان‌ستاره‌ای هنگام چین‌خوردن در هلیوپاز قوی‌تر می‌شوند. این پدیده می‌تواند یک «ناپایداری سیکلوترون یونی الکترومغناطیسی» ایجاد کند که به نوبه‌ی خود نواحی چین‌خوردۀ خطوط مغناطیسی را عاری از پلاسما می‌کند. ویجر ۲ نیز در حین عبور از هلیوپاز میدان مغناطیسی قوی‌تر از انتظاری را ثبت کرد.
نظریه‌ی دیگری وجود دارد که بیان می‌کند موادی که همراه باد میان‌ستاره‌ای می‌وزند باید هنگام رسیدن به هلیوپاز آهسته شوند، بنابراین چیزی شبیه راه‌بندان(Traffic Jam) ایجاد می‌شود. کاوشگر افق‌های نو(New Horizons) نیز که فضای بیرونی منظومه‌ی شمسی را کاوش می‌کند در سال ۲۰۱۸ درخشش فرابنفش بی‌رمقی را در لبه‌ی منظومه‌ی شمسی ثبت کرد که ناشی از انباشت اتم‌های هیدروژن خنثی در هلیوپاز بود و احتمالاً متأثر از همین پدیده باشد.
وانگهی ممکن است هر دو نظریه در تبیین این پدیده نقش داشته باشند. همچنان که کاوشگرهای ویجر به سیاحت شگفت‌انگیز خود به فراسوی فضای میان‌ستاره‌ای را ادامه می‌دهند، داده‌های بعدی آن‌ها می‌تواند راز این معما را برملا کند. اما آشکار شدن پاسخ این معما چه بسا زمان بسیار زیادی به طول انجامد. پژوهشگران در مقالۀ خود چنین نوشته‌اند:« مطمئن نیستیم که آیا ویجرها می‌توانند چندان دوام بیاورند تا این دو نظریه را از هم تمییز دهیم.» کاوشگرهای فضایی، ما به شما ایمان داریم! فضاپیمای ویجر ۱ هم اکنون ۲۲.۶۵ میلیارد کیلومتر از زمین فاصله دارد و ویجر ۲ نیز ۱۸.۷۳ میلیارد کیلومتر از زمین، فاصله گرفته است.
ترجمه: محمد نوده فراهانی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencealert.com
