Dengarkan suara menyeramkan dari ruang antarbintang yang ditangkap oleh Voyager NASA

Saat Voyager 1 NASA menjelajahi ruang antarbintang, pengukuran intensitasnya menciptakan gelombang

Dalam kelompok atom yang tersebar yang mengisi ruang antarbintang, Voyager 1 mengukur serangkaian gelombang yang bekerja panjang karena sebelumnya hanya mendeteksi ledakan sporadis.

Hingga saat ini, setiap pesawat ruang angkasa dalam sejarah telah melakukan semua pengukurannya di dalam heliosfer kita, gelembung magnetis yang mengembang matahari kita. Namun pada 25 Agustus 2012, NASAVoyager 1 mengubahnya. Saat melintasi batas heliosfer, ia menjadi objek buatan manusia pertama yang memasuki – dan mengukur – ruang antarbintang. Sekarang delapan tahun perjalanan antarbintangnya, mendengarkan dengan cermat data Voyager 1 telah memicu wawasan baru tentang seperti apa batas-batas itu.

Jika heliosfer kita adalah kapal yang berlayar di perairan antarbintang, Voyager 1 adalah rakit pelampung yang baru saja dijatuhkan dari geladak, yang dirancang untuk memindai arus. Saat ini, setiap air kasar yang Anda rasakan sebagian besar berasal dari heliosfer. Namun di luar itu, Anda akan merasakan pergerakan yang datang dari sumber yang lebih dalam di alam semesta. Pada akhirnya, heliosfer kita akan memudar sepenuhnya dari pengukurannya.

Gambar Oktober 20218 ini menunjukkan posisi probe Voyager 1 dan Voyager 2 dalam kaitannya dengan heliosfer, gelembung pelindung yang diciptakan oleh matahari yang melampaui orbit Pluto. Voyager 1 melintasi heliosfer, atau tepi heliosfer, pada tahun 2012. Voyager 2 masih berada di heliosfer, atau bagian terluar dari heliosfer. (Badan NASA Pesawat ruang angkasa Voyager 2 memasuki ruang antarbintang pada November 2018Penghargaan: NASA / JPL-Caltech

“Kami memiliki beberapa gagasan tentang seberapa jauh yang dibutuhkan Voyager untuk mulai melihat lebih banyak air murni di antara bintang-bintang, bisa dikatakan,” kata Stella Ocker, PhD. Seorang mahasiswa di Cornell University di Ithaca, New York, dan anggota terbaru tim Voyager. “Tapi kami tidak begitu yakin kapan kami akan sampai ke titik ini.”

Studi OCR baru, diterbitkan Senin di Astronomi Alam, Menunjukkan pengukuran berkelanjutan pertama dari massa jenis materi di ruang antarbintang. “Penemuan ini memberi kami cara baru untuk mengukur kepadatan ruang antarbintang dan membuka jalur baru bagi kami untuk mengeksplorasi struktur medium antarbintang yang sangat dekat,” kata Oker.

Pesawat ruang angkasa Voyager 1 NASA telah menangkap suara antariksa antarbintang. Voyager 1 plasma Instrumen gelombang mendeteksi getaran plasma antarbintang padat, atau gas terionisasi, dari Oktober hingga November 2012 dan dari April hingga Mei 2013. Kredit: NASA /Laboratorium Propulsi Jet– Caltech

Ketika seseorang memotret objek antarbintang – yang oleh para astronom disebut sebagai “medium antarbintang”, sup partikel dan radiasi yang tersebar – seseorang dapat membayangkan kembali lingkungan yang tenang, sunyi, dan tenang. Itu salah.

“Saya menggunakan frasa” medium antarbintang yang tenang “- tetapi Anda dapat menemukan banyak tempat yang tidak terlalu sepi,” kata Jim Cordes, fisikawan luar angkasa di Cornell University dan salah satu penulis makalah tersebut.

Seperti lautan, medium antarbintang dipenuhi dengan gelombang yang bergolak. Yang terbesar berasal dari rotasi galaksi kita, karena ruang angkasa itu sendiri ternoda dan menunjukkan riak selama puluhan tahun cahaya. Gelombang yang lebih kecil (meski masih raksasa) meledak dari ledakan supernova, membentang miliaran mil dari puncak ke puncak. Biasanya riak terkecil dari matahari kita, jilatan api matahari mengirimkan gelombang kejut melalui ruang angkasa yang menembus lapisan heliosfer.

Gelombang yang menerjang ini mengungkapkan petunjuk tentang kepadatan medium antarbintang – nilai yang memengaruhi pemahaman kita tentang bentuk heliosfer, bagaimana bintang terbentuk, dan bahkan lokasi kita di galaksi. Ketika gelombang ini memantul di angkasa, mereka menggetarkan elektron di sekitarnya, yang berdering pada frekuensi yang berbeda tergantung pada seberapa banyak mereka ditumpuk bersama. Semakin tinggi nada resonansi ini, semakin tinggi kerapatan elektron. Subsistem gelombang plasma Voyager 1 – yang mencakup dua antena “telinga kelinci” yang memproyeksikan 30 kaki (10 meter) di belakang pesawat ruang angkasa – dirancang untuk mendengar resonansi ini.

Ilustrasi pesawat ruang angkasa Voyager NASA yang menunjukkan antena yang digunakan oleh subsistem gelombang plasma dan instrumen lainnya. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Pada November 2012, tiga bulan setelah keluar dari atmosfer matahari, Voyager 1 mendengar suara antarbintang untuk pertama kalinya (lihat video di atas). Enam bulan kemudian, “peluit” lain muncul – kali ini lebih keras dan lebih keras. Media antarbintang tampaknya semakin tebal dan lebih cepat.

Sirene sesaat ini berlanjut dengan interval yang tidak teratur dalam data Voyager hari ini. Ini adalah cara terbaik untuk mempelajari kerapatan medium antarbintang, tetapi memang membutuhkan kesabaran.

“Mereka hanya terlihat setahun sekali, jadi ketergantungan pada peristiwa episodik semacam ini berarti peta kepadatan ruang antarbintang kami agak jarang,” kata Oker.

Ocker berangkat untuk menemukan pengukuran berkelanjutan dari kepadatan medium antarbintang untuk mengisi celah tersebut – skala yang tidak bergantung pada gelombang kejut yang tidak disengaja yang merambat dari Matahari. Setelah memfilter data Voyager 1, dan mencari sinyal yang lemah namun konsisten, saya menemukan kandidat yang menjanjikan. Itu mulai meningkat pada pertengahan 2017, sekitar waktu peluit berikutnya.

“Sebenarnya itu satu nada,” kata Oker. “Seiring berjalannya waktu, kami mendengar perubahan itu – tetapi cara frekuensi bergerak memberi tahu kami bagaimana kepadatan berubah.”

Peristiwa osilasi plasma yang lemah tetapi semi-kontinu – terlihat sebagai garis merah tipis dalam grafik / tk ini – menghubungkan peristiwa terkuat dalam data subsistem gelombang plasma di Voyager 1. Gambar berganti-ganti antara grafik yang hanya menampilkan sinyal kuat (latar belakang biru) dan difilter data yang menunjukkan sinyal yang lebih lemah. Kredit: NASA / JPL-Caltech / Stella Ocker

Oker menyebut sinyal baru itu sebagai pancaran gelombang plasma, dan tampaknya juga melacak kepadatan ruang antarbintang. Saat bunyi bip tiba-tiba muncul dalam data, nada emisi ikut naik dan turun. Sinyalnya juga mirip dengan yang diamati di atmosfer atas Bumi yang diketahui melacak kerapatan elektron di sana.

“Ini sangat menarik, karena kami dapat secara teratur mengambil sampel kepadatan pada bentangan ruang yang sangat panjang, yang merupakan bentangan ruang terpanjang yang pernah kami miliki sejauh ini,” kata Oker. “Ini memberi kami peta paling lengkap dari kepadatan dan medium antarbintang seperti yang dilihat oleh Voyager.”

Berdasarkan sinyal tersebut, kerapatan elektron di sekitar Voyager 1 mulai meningkat pada 2013 dan mencapai level saat ini sekitar pertengahan 2015, dengan peningkatan kerapatan 40 kali lipat. Pesawat ruang angkasa itu tampaknya memiliki kisaran kepadatan yang sama, dengan beberapa fluktuasi, dengan kumpulan data lengkap yang mereka analisis berakhir pada awal 2020.

Ocker dan rekan-rekannya saat ini sedang mencoba mengembangkan model fisik tentang bagaimana emisi gelombang plasma diproduksi yang akan menjadi kunci untuk menjelaskannya. Sementara itu, subsistem gelombang plasma Voyager 1 terus mengirim data semakin jauh dari rumah, karena setiap penemuan baru memiliki kekuatan untuk menata kembali rumah kita di alam semesta.

Untuk informasi lebih lanjut tentang penelitian ini, baca In The Emptiness of Space 14 miliar mil jauhnya, Voyager 1 menemukan “kekhawatiran” gelombang plasma.

Referensi: “Gelombang Plasma Berkelanjutan di Ruang Antarbintang yang Terdeteksi oleh Voyager 1” Ditulis oleh Stella Koch-Acker, James M Cordes, Shami Chatterjee, Donald A. Gernet, William S. Astronomi Alam.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01363-7