Voyager 2 rileva un aumento della densità dello spazio al di fuori del sistema solare

Nel novembre 2018, dopo un viaggio epico di 41 anni, la Voyager 2 ha finalmente varcato il confine che segnava il limite dell'influenza del Sole, entrando nello spazio interstellare. Ma la missione della piccola sonda non è ancora finita: ora abbiamo informazioni sullo spazio oltre il Sistema Solare

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Nel novembre 2018, dopo un viaggio epico di 41 anni, la Voyager 2 ha finalmente varcato il confine che segnava il limite dell’influenza del Sole, entrando nello spazio interstellare. Ma la missione della piccola sonda non è ancora finita: ora abbiamo informazioni sullo spazio oltre il Sistema Solare.

Voyager 2 sta rivelando qualcosa di sorprendente, man mano che si sposta sempre più lontano dal Sole la densità dello spazio aumenta.

Non è la prima volta che viene rilevato questo aumento di densità. La sonda Voyager 1, entrata nello spazio interstellare nel 2012, ha rilevato un gradiente di densità simile in una posizione separata.

I nuovi dati di Voyager 2 mostrano che non solo il rilevamento di Voyager 1 era corretto, ma che l’aumento della densità potrebbe essere una caratteristica su larga scala del mezzo interstellare molto locale (VLIM).

Il confine del Sistema Solare può essere definito da alcuni confini diversi, ma quello delimitato dalle sonde Voyager è noto come eliopausa ed è definito dal vento solare.

L’eliopausa è un costante vento supersonico di plasma ionizzato che fuoriesce dal Sole in tutte le direzioni, ed è il punto in cui la pressione esterna dello stesso vento non è più abbastanza forte da spingere nello spazio interstellare.

Lo spazio all’interno dell’eliopausa è chiamato eliosfera, mentre lo spazio all’esterno è definito VLIM. L’eliosfera non è una sfera perfettamente rotonda, ma ha una forma più ovale, con il sistema solare a un’estremità e una coda fluente dietro. Il “naso” è puntato nella direzione dell’orbita del Sistema Solare nella Via Lattea.

Entrambi i Voyager hanno attraversato l’eliopausa al naso, ma con una differenza di 67 gradi di latitudine eliografica e 43 gradi di differenza di longitudine.

Lo spazio è generalmente pensato come vuoto, ma non lo è, non completamente. La densità della materia è estremamente bassa, ma esiste ancora. Nel Sistema Solare, il vento solare ha una densità media di protoni ed elettroni da 3 a 10 particelle per centimetro cubo. Più ci si allontana dal Sole e più la densità si abbassa.

La densità elettronica media del mezzo interstellare nella Via Lattea, tra le stelle, è stata calcolata intorno a 0,037 particelle per centimetro cubo, mentre quella del plasma nell’eliosfera esterna è di circa 0,002 elettroni per centimetro cubo.

Mentre le sonde Voyager passavano oltre l’eliopausa, i loro strumenti detti Plasma Wave Science, hanno rilevato la densità elettronica del plasma attraverso le oscillazioni del plasma stesso.

La Voyager 1 ha attraversato l’eliopausa il 25 agosto 2012, a una distanza di 121,6 unità astronomiche dalla Terra (che è 121,6 volte la distanza tra la Terra e il Sole, quindi circa 18,1 miliardi di km).
Quando ha misurato per la prima volta le oscillazioni del plasma dopo aver attraversato l’eliopausa il 23 ottobre 2013 a una distanza di 122,6 unità astronomiche (18,3 miliardi di km), Voyager 1 ha rilevato una densità del plasma di 0,055 elettroni per centimetro cubo.

Il 5 novembre 2018, la Voyager 2, che ha compiuto il lungo giro, volando su Giove, Saturno, Urano e Nettuno, ha attraversato l’eliopausa a una distanza di 119 unità astronomiche (17,8 miliardi di km). Ha misurato le oscillazioni del plasma il 30 gennaio 2019 a una distanza di 119,7 unità astronomiche (17,9 miliardi), trovando una densità del plasma di 0,039 elettroni per centimetro cubo, molto vicina alla misurazione della Voyager 1.

Entrambi gli strumenti hanno riportato un aumento della densità.

Dopo aver viaggiato per altre 20 unità astronomiche (2,9 miliardi di km) nello spazio, la Voyager 1 ha riportato un aumento a circa 0,13 elettroni per centimetro cubo.

Ma i rilevamenti effettuati dalla Voyager 2 nel giugno 2019 hanno mostrato un aumento molto più netto della densità a circa 0,12 elettroni per centimetro cubo, a una distanza di 124,2 unità astronomiche (18,5 miliardi di unità).

Dato che il plasma nella pressione atmosferica terrestre ha una densità di elettroni di 10 ^ 13 per centimetro cubo, quelle quantità possono sembrare minuscole, ma sono abbastanza significative da giustificare il nostro interesse, soprattutto perché non è chiaro cosa le causi.

Una delle teorie è che le linee del campo magnetico interstellare diventano più forti mentre si avvolgono sull’eliopausa. Ciò potrebbe generare un’instabilità di ciclotrone ionico elettromagnetico che esaurisce il plasma dalla regione di drappeggio. Infatti, Voyager 2 ha rilevato un campo magnetico più forte del previsto quando ha attraversato l’eliopausa.

Un’altra teoria è che il materiale soffiato dal vento interstellare dovrebbe rallentare quando raggiunge l’eliopausa, provocando una sorta di ingorgo. Questo è stato probabilmente rilevato dalla sonda esterna del Sistema Solare New Horizons, che nel 2018 ha rilevato il debole bagliore ultravioletto derivante da un accumulo di idrogeno neutro nell’eliopausa.

È anche possibile che entrambe le spiegazioni abbiano un ruolo. Le misurazioni future che verranno effettuate da entrambe le sonde Voyager, mentre continueranno il loro viaggio nello spazio interstellare, potrebbero aiutarci a capirlo. 

I ricercatori tuttavia affermano che non è certo se le sonde Voyager saranno in grado di arrivare abbastanza lontano ancora attive per trasmetterci queste informazioni.