作为距离地球最远的人造物,旅行者1号可谓是备受关注,而它的“孪生兄弟”——旅行者2号,就显得有些被人冷落了。其实这种“待遇”对旅行者2号而言是不太公平的,因为旅行者1号在“访问”了土星之后,就离开了黄道面,径直向太阳系外围飞去,而旅行者2号则是继续“访问”了天王星和海王星的,相对而言,它的贡献应该比旅行者1号还要大一些。
时至今日,两个旅行者号探测器都已进入了星际空间,它们依然在正常工作,并不断地刷新着我们对宇宙深空的认知。近日,旅行者号项目的研究团队表示,185亿公里外,旅行者号发现空间密度越来越高,这是怎么回事呢?我们需要先来简单科普一下。
太阳的内部每时每刻都在发生着核聚变,除了不断地释放出光和热之外,太阳还会向外发射出大量的高能等离子体带电粒子流,也就是我们所称的太阳风。
我们可以简单地理解为,太阳风在宇宙空间里吹出了个一大“泡泡”,而这个“泡泡”的边界就被称为“日球层顶”(Heliopause),因为太阳一直在以大约220公里/秒的速度围绕着银河系中心公转,所以这个“泡泡”的形状并不是标准的球形。
由于“日球层顶”内部存在着来自太阳的粒子,而其外面却只有来自星际空间的极为稀疏的粒子,因此我们一般都会认为,“日球层顶”外面的物质密度会比内部低很多,根据科学家的估算,“日球层顶”外面的等离子体物质密度大约应该为0.002个电子/立方厘米。
顺便讲一下,之所以讨论的是等离子体物质密度,是因为宇宙空间中的等离体物质相对比较容易测量。好的,现在科普完毕,下面我们来进入主题,即进入星际空间后,旅行者号发现奇怪的现象:空间密度越来越高。
2013年10月,旅行者1号早已越过“日球层顶”,进入了星际空间。它在183亿公里的距离上首次测量等离子体振荡时,发现这里的等离子体物质密度为0.055个电子/立方厘米,在接下来的日子里,旅行者1号在212亿公里的距离上又进行了一次测量,而测量结果居然是0.13个电子/立方厘米。
无独有偶,旅行者2号也测量出了类似的数据,从而印证了旅行者1号的测量结果。
由于要探测天王星和海王星,旅行者2号花费了很多的时间,因此它直到2018年11月5日才进入星际空间,比旅行者1号晚了6年多(旅行者1号于2012年8月25日进入星际空间)。
2019年1月,旅行者2号在179亿公里的距离上,对星际空间的等离子体物质密度进行了首次测量,测量结果为0.039个电子/立方厘米,2019年6月,旅行者2号已经到了185亿公里外,它在这个位置上的测量结果为0.12个电子/立方厘米。
我们可以看到,两个旅行者号测量出的数据都远远地高出了估计值,更奇怪的是,随着距离的增加,空间密度还越来越高。那么这种奇怪的现象应该怎么解释呢?
就目前来看,研究人员只是给出了一些推测,比如说有观点认为,来自星际的等离子体在“日球层顶”可能会发生类似“交通堵塞”的现象,从而让这里的空间密度增大,还有观点认为,星际磁场可能会覆盖在“日球层顶”并增加强度,在这种情况下,等离子体物质的垂直与平行温度之比的增加就会导致其密度增大。
总而言之,科学家们对此暂时还没有确定的答案。值得一提的是,所谓的“旅行者1号和旅行者2号都飞出了太阳系”这种说法是不正确的,事实上,这两个探测器只是穿过了日球层顶(Heliopause),进入了星际空间,而严格意义上的太阳系边缘则是“奥特星云”,其半径大约为1光年,即9.46万亿公里,由此可见,它们离“飞出太阳系”这个目标还差得远。