La sonda Voyager 2 ha rilevato un aumento della densità dello spazio al di fuori del sistema solare a 18,5 miliardi di chilometri dalla Terra

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 ed è entrata nello spazio interstellare. Ma la missione della piccola sonda non è ancora finita: ora invia verso la Terra informazioni sullo spazio oltre il Sistema Solare. E sta rivelando qualcosa di sorprendente. Man mano che Voyager 2 si sposta sempre più lontano dal Sole, la densità dello spazio aumenta. Non è la prima volta che viene rilevato questo aumento. La Voyager 1, entrata nello spazio interstellare nel 2012, ha rilevato un gradiente di densità simile in una diversa posizione.

Voyager 1
Questa illustrazione mostra la posizione delle sonde Voyager 1 e Voyager 2, al di fuori dell’eliosfera, una bolla protettiva creata dal Sole che si estende ben oltre l’orbita di Plutone. La Voyager 1 è uscita dall’eliosfera nell’agosto 2012. La Voyager 2 è uscita in una posizione diversa nel novembre 2018. Credit: NASA / JPL-Caltech

I nuovi dati

I nuovi dati di Voyager 2 mostrano che non solo il rilevamento di Voyager 1 era legittimo, ma che l’aumento della densità potrebbe essere una caratteristica su larga scala del mezzo interstellare (ISM). La “fine” del Sistema Solare può avere confini diversi, ma quello attraversato dalle sonde Voyager è noto come eliopausa ed è definita dal vento solare. Esso è un costante vento supersonico di plasma ionizzato che esce dal Sole in tutte le direzioni, e l’eliopausa è il confine presso il quale il vento solare è fermato dal mezzo interstellare.

Eliopausa ed eliosfera

Lo spazio all’interno dell’eliopausa è l’eliosfera e lo spazio all’esterno è il ISMMa l’eliosfera non è una sfera rotonda. È simile a un ovale, con il sistema solare a un’estremità con dietro una coda; il “naso” è puntato nella direzione dell’orbita del Sistema Solare nella Via Lattea. Entrambe le Voyager hanno attraversato l’eliopausa nella zona del “naso”, ma con una differenza di 67 gradi di latitudine eliografica e 43 gradi di differenza di longitudine. Lo spazio è generalmente pensato come un vuoto, ma non lo è, non completamente. La densità della materia è estremamente bassa, ma esiste ancora. 

Voyager 1
Rappresentazione artistica della sonda Voyager 2 alcuni dei suoi traguardi raggiunti.
Credit: NASA

La densità dello spazio

Nel Sistema Solare, il vento solare ha una densità media di protoni ed elettroni da 3 a 10 particelle per centimetro cubo (decresce quanto più ci si allontana dal Sole). La densità media del mezzo interstellare nella Via Lattea è stata calcolata intorno a 0,037 particelle per centimetro cubo. E la densità del plasma nell’eliosfera esterna è di circa 0,002 elettroni per centimetro cubo. Mentre le sonde Voyager attraversavano l’eliopausa, i loro strumenti hanno rilevato la densità elettronica del plasma attraverso le oscillazioni. La Voyager 1 ha attraversato l’eliopausa il 25 agosto 2012, a una distanza di 121,6 unità astronomiche dalla Terra (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 il 23 ottobre 2013 a una distanza 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 sorvolato anche 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 17,9 miliardi di chilometri, trovando una densità del plasma di 0,039 elettroni per centimetro cubo, molto vicina alla misurazione Voyager 1.

Voyager 1
Alla fine del 2018, c’è stata la prova che la sonda spaziale Voyager 2 aveva lasciato l’eliosfera. Ci sono stati forti cali nella velocità delle particelle eliosferiche e aumenti significativi nella velocità dei raggi cosmici. Credit: NASA / JPL-Caltech / GSFC

Ed 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 18,5 miliardi di chilometri. Dato che il plasma alla 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.

Spiegazioni per l’aumento di densità

Una teoria è che le linee del campo magnetico interstellare diventano più forti mentre si avvolgono sull’eliopausa. Voyager 2, infatti, 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 da un’altra sonda, la New Horizons, che nel 2018 ha rilevato il debole bagliore ultravioletto derivante da un accumulo di idrogeno neutro all’eliopausa. È anche possibile che entrambe le spiegazioni siano valide. Le misurazioni future effettuate da entrambe le sonde Voyager mentre continuano il loro viaggio nello spazio interstellare potrebbero aiutare a capirlo. 

Crediamo in voi, sonde spaziali!

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