دورترین ساخته‌ی بشر صدای امواج پلاسمای میان‌ستاره‌ای را شنید

فضاپیمای وویجر ۱ که مرزهای منظومه‌ی شمسی را پشت سر گذاشته و دورترین ساخته‌ی بشر است، موفق شد صدای امواج پلاسمای میان‌ستاره‌ای را تشخیص دهد.

وویجر ۱ یکی از دو فضاپیمای ناسا است که ۴۴ سال پیش پرتاب شد و اکنون دورترین ساخته‌ی بشر در فضا محسوب می‌شود. این فضاپیما هنوز کار می‌کند و به سوی بی‌نهایت در حرکت است.

کاوشگر «وویجر ۱» (Voyager 1) مدت‌هاست که با گذر از لبه‌ی منظومه‌ی شمسی از میان منطقه‌ی توقف خورشیدی یا «هلیوپاز» (Heliopause) وارد محیط میان‌ستاره‌ای شده است. طبق تحقیقات منتشر شده‌ی دانشگاه کرنل (Cornell University) در نشریه‌ی Nature Astronomy ابزارهای این فضاپیما اکنون صدای یکنواخت گاز میان‌ستاره‌ای (امواج پلاسما) را شناسایی کرده‌اند.

پژوهشگران با بررسی داده‌های فضاپیما که به آهستگی از بیش از ۲۲٫۵ میلیارد کیلومتر دورتر فرستاده شده این انتشار «پلاسمای میان‌ستاره‌ای» (Interstellar Plasma) را کشف کرده‌اند؛ «استلا کوچ اوکر» (Stella Koch Ocker) دانشجوی دکترای دانشگاه کرنل در این زمینه گفت: «این صدا بسیار ضعیف و یکنواخت است زیرا محدوده‌ی فرکانسی باریکی را دربر می‌گیرد. ما در حال شنیدن نجوای گاز میان‌ستاره‌ای هستیم.»

طرحی گرافیکی از موقعیت فضاپیماهای وویجر ۱ و ۲ در لبه‌ی منظومه‌ی شمسی
Credit: NASA/JPL-Caltech

به گفته‌ی اوکر این کار به دانشمندان امکان می‌دهد تا دریابند که برهم‌کنش محیط میان‌ستاره‌ای با خورشید چگونه است و هورسپهر یا هلیوسفر (Heliosphere) به عنوان حباب محافظ منظومه‌ی شمسی چگونه توسط محیط میان‌ستاره‌ای شکل گرفته و تغییر کرده است.

• شکل هلیوسفر منظومه‌ی شمسی مانند شیرینی کروسان است

«فضاپیمای وویجر ۱» در سپتامبر ۱۹۷۷ میلادی (شهریور ۱۳۵۶ خورشیدی) به فضا پرتاب شد و در سال ۱۹۷۹ میلادی (اسفند ۱۳۵۷) از کنار مشتری و سپس در اواخر ۱۹۸۰ (آبان ۱۳۵۹) از کنار زحل گذشت. این کاوشگر در آگوست ۲۰۱۲ (مرداد ۱۳۹۱) با سرعت ۶۱ هزار کیلومتر بر ساعت از مرز هلیوپاز گذر کرد.

پس از ورود به فضای میان‌ستاره‌ای، سامانه‌ی امواج پلاسمای کاوشگر، آشفتگی‌های موجود در گاز این فضا را تشخیص داد. اما در میان این آشفتگی‌ها که ناشی از فعالیت متلاطم خورشید است، پژوهشگران یک امضای پایدار و پیوسته را کشف کرده‌اند که توسط بخش بسیار رقیق و تقریبا خلاء فضا تولید می‌شود.

دو آنتن پایینی، برای سامانه‌ی امواج پلاسما استفاده می‌شود.
Credit: NASA/JPL-Caltech

«جیمز کوردز» (James Cordes) نویسنده‌ی اصلی این مقاله و استاد نجوم دانشگاه جورج فلدشتین گفت: «محیط میان‌ستاره‌ای مانند یک باران آرام است و تشخیص طغیان خورشید، مانند این است که رعد و برق را در طوفان شناسایی کنیم و دوباره شاهد بارش آرام باشیم.»

اوکر معتقد است که نسبت به آنچه دانشمندان قبلا تصور می‌کردند، فعالیت سطح پایین بیشتری در گاز میان‌ستاره‌ای وجود دارد که به پژوهشگران امکان می‌دهد تا توزیع فضایی پلاسما را هنگامی که توسط شراره‌های خورشیدی آشفته نمی‌شود، ردیابی کنند.

«شامی چترجی» (Shami Chatterjee) پژوهشگر دانشگاه کرنل در بیان اهمیت ردیابی مداوم چگالی فضای میان‌ستاره‌ای خاطرنشان کرد: «ما هرگز فرصتی برای ارزیابی آن نداشته‌ایم اما اکنون می‌دانیم که برای اندازه‌گیری پلاسمای میان‌ستاره‌ای به رویداد گاه‌به‌گاه خورشید نیاز نداریم و وویجر صرف نظر از فعالیت خورشیدی، جزئیاتی را درباره‌ی آن به ما می‌فرستد.»

داده‌های عممولی و تقویت‌شده‌ی وویجر ۱ از پلاسمای میان‌ستاره‌ای
Credit: NASA’s Voyager 1 Plasma Wave Subsystem/Stella Ocker

وویجر ۱ زمین را در حالی ترک کرد که یک صفحه‌ی طلایی که توسط کمیته‌ای به سرپرستی کارل سیگن استاد دانشگاه کرنل در اواسط دهه‌ی ۱۹۷۰ ایجاد شده بود را به همراه داشت. طبق داده‌های آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) برای فرستادن سیگنال به زمین ۲۲ وات به خود اختصاص داد. این کاوشگر تقریبا ۷۰ کیلوبایت حافظه دارد و در آغاز مأموریت نرخ انتقال داده‌های آن ۲۱ کیلوبیت بر ثانیه بود. به دلیل مسافت بیش از ۲۲٫۵ میلیارد کیلومتری، سرعت ارتباط از آن زمان به ۱۶۰ بیت در ثانیه کاهش یافته است.

با جزئیاتی که فضاپیما به زمین می‌فرستد، اعلام می‌کند هم‌اکنون در چه نوع محیطی شناور است. وویجر ۱ بسیار دور است و پیوسته داده‌های تازه‌ای را مخابره می‌کند. اما ناسا برنامه‌ای برای افزایش کاوش‌ها در این زمینه هم دارد و قرار است یک فضاپیمای تازه به محیط میان‌ستاره‌ای ارسال کند. فضاپیمایی که هم‌اکنون «کاوشگر میان‌ستاره‌ای» نام دارد و تا سال ۲۰۲۳ میلادی پرتاب خواهد شد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از فضاپیمای وویجر ۱ در فضای میان‌ستاره‌ای

Credit: NASA/AP

منبع: Phys.Org