NASA의 보이저가 포착 한 성간 우주의 으스스한 소리를 들어보세요

NASA의 쌍둥이 보이저 우주선 중 하나를 묘사 한 그림. 보이저들은 모두 성간 공간 또는 우리 태양 권 밖의 공간에 들어갔다. 크레딧 : NASA / JPL-Caltech

NASA의 Voyager 1이 성간 공간을 탐색하면서 강도 측정으로 파도가 생성됩니다.

성간 공간을 채우는 흩어져있는 원자 그룹에서 보이저 1 호는 이전에는 산발적 인 폭발 만 감지했기 때문에 오래 지속되는 일련의 파도를 측정했습니다.

최근까지 역사상 모든 우주선은 태양이 부 풀리는 자기 거품 인 우리 태양 권 내부에서 모든 측정을 수행했습니다. 하지만 2012 년 8 월 25 일 NASA보이저 1 호가이를 바꿨습니다. 그것은 태양 권의 경계를 넘었을 때, 성간 공간에 들어가 측정하는 최초의 인공 물체가되었습니다. 성간 여정을 시작한 지 8 년이 지난 지금 Voyager 1의 데이터에 귀를 기울이면서 이러한 경계가 어떻게 생겼는지에 대한 새로운 통찰력을 얻었습니다.

우리의 태양 권이 성간 바다에서 항해하는 배인 경우 Voyager 1은 해류를 스캔하도록 설계된 갑판에서 방금 떨어 뜨린 구명 뗏목입니다. 지금 당신이 느끼는 거친 물은 대부분 태양 권에서 나옵니다. 그러나 그 이상으로 우주 깊은 곳에서 오는 움직임을 느낄 것입니다. 궁극적으로 우리의 태양 권은 측정에서 완전히 사라질 것입니다.

성간 공간 근처 보이저 2 호

20218 년 10 월이 그림은 명왕성의 궤도를 넘어 확장되는 태양에 의해 생성 된 보호 거품 인 태양 권과 관련하여 보이저 1 호와 보이저 2 호 탐사선의 위치를 ​​보여줍니다. 보이저 1 호는 2012 년에 헬리오 스피어 또는 헬리오 스피어의 가장자리를 건넜습니다. 보이저 2는 여전히 헬리오 스피어 또는 헬리오 스피어의 바깥 부분에 있습니다. (NASA 기관 보이저 2 호 우주선이 2018 년 11 월 성간 공간에 진입했습니다.크레딧 : NASA / JPL-Caltech

“우리는 Voyager가 별들 사이에서 더 많은 순수한 물을보기 시작하는 데 얼마나 걸릴지에 대한 아이디어를 가지고 있습니다.”라고 Stella Ocker 박사는 말했습니다. 뉴욕 이타카에있는 코넬 대학교의 학생이자 Voyager 팀의 새로운 멤버입니다. “하지만 우리는 언제이 시점에 도달 할 지 잘 모르겠습니다.”

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월요일에 발표 된 새로운 OCR 연구 자연 천문학, 성간 공간에서 물질의 밀도에 대한 최초의 연속 측정이 무엇인지 보여줍니다. “이 발견은 우리에게 성간 공간의 밀도를 측정하는 새로운 방법을 제공하고 우리가 매우 가까운 성간 매체의 구조를 탐색 할 수있는 새로운 길을 열어줍니다.”라고 Oker는 말했습니다.

NASA의 Voyager 1 우주선은 성간 우주의 소리를 포착했습니다. 보이저 1 호 혈장 파동기구는 2012 년 10 월부터 11 월까지 그리고 2013 년 4 월부터 5 월까지 밀도가 높은 성간 플라즈마 또는 이온화 된 가스의 진동을 감지했습니다. 출처 : NASA /제트 추진 연구실-칼텍

천문학 자들이 “성간 매체”라고 부르는 성간 물체를 촬영할 때 입자와 방사능의 확산 수프는 고요하고 고요하며 고요한 환경을 재 해석 할 수 있습니다. 그것은 실수입니다.

코넬 대학의 우주 물리학 자이자이 논문의 공동 저자 인 Jim Cordes는 “저는”조용한 성간 매체 “라는 문구를 사용했습니다.하지만 특별히 조용하지 않은 곳을 많이 찾을 수 있습니다.

바다와 마찬가지로 성간 매체는 격렬한 파도로 가득 차 있습니다. 그들 중 가장 큰 것은 우주 자체가 수십 광년에 걸쳐 물결을 일으키며 우리 은하의 자전에서 비롯됩니다. 초신성 폭발로 인해 더 작은 파도 (아직 거대하지만)가 폭발하여 정상에서 정상까지 수십억 마일을 뻗어 있습니다. 일반적으로 태양의 가장 작은 잔물결 인 태양 플레어는 태양 권의 내벽을 관통하는 공간을 통해 충격파를 보냅니다.

이 부서지는 파도는 성간 매질의 밀도에 대한 단서를 보여줍니다.이 값은 태양 권의 모양, 별이 형성되는 방식, 은하계에서의 위치에 대한 우리의 이해에 영향을 미치는 값입니다. 이 파동이 공간을 통해 튀어 나오면 주위의 전자를 진동시켜 서로 쌓인 정도에 따라 서로 다른 주파수로 울립니다. 이 공명의 톤이 높을수록 전자 밀도가 높아집니다. 우주선 뒤쪽으로 10 미터 (30 피트) 떨어진 곳에 두 개의 “토끼 귀”안테나를 포함하는 Voyager 1 플라즈마 파 하위 시스템은 이러한 공명을들을 수 있도록 설계되었습니다.

Voyager 2 우주선 계기

플라즈마 파 하위 시스템 및 기타 기기에서 사용하는 안테나를 보여주는 NASA Voyager 우주선의 그림. 크레딧 : NASA / JPL-Caltech

2012 년 11 월, 태양 대기권에서 나온 지 3 개월 후 보이저 1 호는 처음으로 성간 소리를 들었습니다 (위의 비디오 참조). 6 개월 후, 또 다른 “휘파람”이 나타났습니다. 이번에는 더 크고 더 커졌습니다. 성간 매체는 점점 더 두꺼워지고있는 것 같습니다.

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이러한 순간적인 사이렌은 오늘날의 Voyager 데이터에서 불규칙한 간격으로 계속됩니다. 성간 매체의 밀도를 연구하는 훌륭한 방법이지만 약간의 인내가 필요합니다.

Oker는 “그들은 일년에 한 번만 볼 수 있으므로 이러한 종류의 에피소드 이벤트에 의존한다는 것은 성간 공간의 밀도에 대한 우리의지도가 다소 드물다는 것을 의미합니다.”라고 말했습니다.

Ocker는 태양에서 전파되는 우발적 인 충격파에 의존하지 않는 척도 인 틈새를 채우기 위해 성간 중간 밀도의 연속 측정 값을 찾기 시작했습니다. Voyager 1 데이터를 필터링하고 약하지만 일관된 신호를 찾은 후 유망한 후보를 찾았습니다. 2017 년 중반, 또 다른 휘파람이 울리기 시작했습니다.

“실제로 하나의 톤입니다.”Oker가 말했습니다. “시간이 지남에 따라 우리는 그 변화를 듣습니다. 그러나 주파수가 움직이는 방식은 밀도가 어떻게 변하는 지 알려줍니다.”

플라즈마 진동 이벤트

약하지만 반 연속적인 플라즈마 진동 이벤트 (이 그래프 / tk에서 얇은 빨간색 선으로 표시됨)는 Voyager 1의 플라즈마 파 하위 시스템 데이터에서 가장 강한 이벤트를 상호 연관시킵니다. 이미지는 강한 신호 (파란색 배경) 만 표시하고 필터링 된 그래프 사이를 번갈아 표시합니다. 약한 신호를 보여주는 데이터. 크레딧 : NASA / JPL-Caltech / Stella Ocker

Oker는 새로운 신호를 플라즈마 파의 방출이라고 부르며 성간 공간의 밀도를 추적하는 것으로 보입니다. 데이터에 갑작스런 경고음이 나타나면 방출 음이 올라 갔다 내려갑니다. 이 신호는 또한 전자 밀도를 추적하는 것으로 알려진 지구의 상층 대기에서 관찰 된 신호와 유사합니다.

Oker는 “이는 정말 흥미로운 데, 왜냐하면 우리는 지금까지 우리가 가진 가장 긴 공간 인 매우 긴 공간에 걸쳐 밀도를 정기적으로 샘플링 할 수 있기 때문입니다.”라고 Oker는 말했습니다. “이것은 Voyager가 본 것처럼 밀도와 성간 매체에 대한 가장 완벽한지도를 제공합니다.”

신호를 기반으로 보이저 1 호 주변의 전자 밀도는 2013 년에 증가하기 시작했으며 2015 년 중반 경에 밀도가 40 배 증가하여 현재 수준에 도달했습니다. 우주선은 2020 년 초에 종료 된 전체 데이터 세트와 함께 약간의 변동이있는 유사한 밀도 범위에있는 것으로 보입니다.

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Ocker와 그녀의 동료들은 현재 플라즈마 파 방출이 어떻게 생성되는지에 대한 물리적 모델을 개발하려고 노력하고 있습니다. 한편, Voyager 1의 플라즈마 파 하위 시스템은 각각의 새로운 발견이 우주에서 우리 집을 재창조 할 수있는 힘을 가지고 있기 때문에 집에서 더 멀리 더 멀리 데이터를 계속 전송합니다.

이 연구에 대한 자세한 내용은 In The Emptiness of Space를 참조하십시오. 140 억 마일 떨어진 Voyager 1은 플라즈마 파의 “걱정”을 발견합니다.

참조 : “보이저 1에 의해 탐지 된 성간 공간의 연속적인 플라즈마 파동”글 : Stella Koch-Acker, James M Cordes, Shami Chatterjee, Donald A. Gernet, William S. 자연 천문학.
DOI : 10.1038 / s41550-021-01363-7

Voyager 우주선은 NASA의 Jet Propulsion Laboratory에 의해 제작되었으며 계속해서 둘 다 작동합니다. 제트 추진 연구소는 패서 디나에있는 캘리포니아 공과 대학의 한 부서입니다. 보이저 임무는 워싱턴에있는 과학 임무 국의 태양 물리학 부가 후원하는 NASA의 태양 물리학 시스템 관측소의 일부입니다.

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