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May 02, 2023

Os pesquisadores obtiveram uma nova visão da jornada à frente da espaçonave gêmea Voyager e outras sondas destinadas a viagens de ida ao espaço interestelar

Vivemos em uma bolha - literalmente.

Chama-se heliosfera, e é feito de plasma tênue que sai do sol. Esse gás ionizado flui para fora ao longo das linhas do campo magnético que emergem de nossa estrela, girando em espirais radiais ligadas à rotação do sol. Aventurar-se além de onde esse vento diminui contra os maiores fluxos de plasma que percorrem nossa galáxia é, em um sentido muito real, deixar nosso sistema solar para trás.

No entanto, apesar da heliosfera ser conhecida e estudada desde o final dos anos 1950, seus limites nebulosos só recentemente vieram à tona – com uma descoberta surpreendente. Há pouco mais de uma década, a Voyager 1 da NASA transmitiu dados sugerindo que finalmente havia saído da heliosfera para entrar no espaço interestelar. Mas uma medição não atendeu às expectativas: o campo magnético espiral não se endireitou como deveria se a espaçonave realmente tivesse cruzado.

“Retrospectivamente, fazia sentido que houvesse uma região de transição onde o campo magnético interestelar se agrupa e se estende contra a heliosfera”, diz Jamie Rankin, vice-cientista do projeto da missão Voyager e físico espacial da Universidade de Princeton.

Esse efeito de "draping" é semelhante a como a água corrente se acumula ao redor da proa de um navio e ao longo de seus flancos, em direção à cauda. E assim como esse rastro ondulante pode revelar o contorno de uma nave, a curvatura dos campos magnéticos interestelares ao redor da heliosfera conforme nossa estrela se move pela Via Láctea pode fornecer pistas importantes sobre o tamanho e a forma da fronteira em forma de bolha entre nosso sistema solar e o resto do planeta. a galáxia. Mas exatamente como essa cobertura se parece e como ela dá lugar ao meio interestelar primitivo permaneceram questões em aberto - isto é, até agora.

Em um estudo publicado recentemente no Astrophysical Journal Letters, Rankin e sua equipe de pesquisadores pintam a primeira imagem clara da região coberta, reunindo medições independentes das sondas gêmeas Voyager e um modelo do limite heliosfera-interestelar obtido do Interstellar Boundary da NASA. Explorer (IBEX), um satélite em órbita da Terra lançado em 2008.

A força das Voyagers é que elas medem diretamente os campos magnéticos e como os campos mudam ao longo da distância à medida que a espaçonave se afasta do sol. Mas as Voyagers apenas amostram o campo ao longo de suas trajetórias, oferecendo uma visão limitada dos limites em evolução da bolha. O IBEX, por outro lado, fornece uma perspectiva "grande" ao detectar as chuvas energéticas de átomos produzidas por colisões entre partículas do vento solar e partículas do meio interestelar no limite da heliosfera. Esses dados fornecem uma visão remota da superfície da bolha em todo o céu, mas sem medições cruciais de distância relativa.

O problema é que esses dois conjuntos de dados não coincidem. Ao longo de suas trajetórias de saída, ambas as Voyagers agora medem localmente campos magnéticos que são mais fortes do que - e distorcidos - valores extrapolados das observações remotas de todo o céu do IBEX do campo magnético descoberto mais longe. Conciliar esses resultados de missões tão diferentes é um pouco como tentar juntar dois conjuntos de peças de quebra-cabeça. "Tem havido muita discussão sobre por que os dados da Voyager não correspondem ao IBEX", diz Katia Ferrière, astrofísica da Universidade de Toulouse, na França, que não participou do estudo.

No artigo, os pesquisadores mostram como o modelo IBEX e as medições das Voyagers realmente contam uma história consistente. Ao longo da trajetória da Voyager 1, os resultados mostram que a força e a direção do campo – ou seja, a “cortina” em torno das bordas da heliosfera – persistirão nos próximos 60 anos, o que corresponde a outros 20 bilhões de milhas da jornada da espaçonave, antes de finalmente atingir o campo magnético interestelar "desenvolvido" previsto pelo IBEX. Aplicada aos dados da Voyager 2, a análise mostra que esta espaçonave terá que viajar duas vezes mais longe que sua gêmea para escapar dos campos magnéticos acumulados da transição da heliosfera – uma jornada de cerca de 120 anos.