La Voyager se acerca al borde del Sistema Solar

Crédito de la imagen: NASA

La nave espacial Voyager 1 de la NASA casi ha llegado a los límites exteriores del sistema solar a una región del espacio, llamada heliovaina, donde el viento solar sopla contra el gas interestelar. Para pasar a esta área; sin embargo, la Voyager pasará primero por una región turbulenta llamada choque de terminación. Esta es la primera vez que los científicos recopilan datos sobre estas áreas distantes del sistema solar. Lanzada el 5 de septiembre de 1977, la Voyager 1 se encuentra ahora a 13.000 millones de kilómetros del Sol.

La nave espacial Voyager 1 de la NASA está a punto de hacer historia nuevamente como la primera nave espacial en ingresar a la frontera final del sistema solar, una vasta extensión donde el viento del Sol sopla caliente contra el gas delgado entre las estrellas: el espacio interestelar. Sin embargo, antes de llegar a esta región, la Voyager 1 debe atravesar el choque de terminación, una zona violenta que es la fuente de haces de partículas de alta energía.

El viaje de la Voyager a través de esta zona turbulenta les dará a los científicos sus primeras mediciones directas de la última frontera inexplorada de nuestro sistema solar, llamada heliovaina, y los científicos están debatiendo si este pasaje ya ha comenzado. Dos artículos sobre esta investigación se publicarán en Nature el 5 de noviembre de 2003. El primer artículo, del Dr. Stamatios M. Krimigis del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, Laurel, Maryland, y su equipo, brinda evidencia que respalda la afirmación. que la Voyager 1 pasó más allá del choque de terminación. El segundo artículo, del Dr. Frank B. McDonald de la Universidad de Maryland, College Park, y su equipo, brinda evidencia en contra de esta afirmación. Un tercer artículo, publicado el 30 de octubre de 2003 en Geophysical Research Letters por el Dr. Leonard F. Burlaga del Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt, Md., y colaboradores, brinda evidencia de que la Voyager 1 no pasó más allá del impacto de terminación. (Consulte la Imagen 2a para ver una ilustración del choque de terminación y la heliovaina).

“Las observaciones de la Voyager 1 muestran que hemos entrado en una nueva parte del sistema solar. Independientemente de si cruzamos el choque de terminación o no, los equipos están emocionados porque esto nunca se había visto antes: las observaciones son diferentes aquí que en el sistema solar interior”, dijo el Dr. Eric Christian, científico de disciplina para la investigación Sun Earth Connection. programa en la sede de la NASA, Washington, DC.

“La Voyager 1 ha visto signos sorprendentes de la región profunda en el espacio donde se forma una onda de choque gigante cuando el viento del Sol se desacelera abruptamente y presiona hacia afuera contra el viento interestelar. Las observaciones nos sorprendieron y desconcertaron, por lo que hay mucho por descubrir a medida que la Voyager comienza a explorar esta nueva región en el borde exterior del sistema solar”, dijo el Dr. Edward Stone, científico del proyecto Voyager, Instituto de Tecnología de California, Pasadena, California.

A más de ocho mil millones de millas (13 mil millones de kilómetros) del Sol, la Voyager 1 es el objeto más distante construido por la humanidad. Lanzado el 5 de septiembre de 1977, exploró los planetas gigantes Júpiter y Saturno antes de ser arrojado al espacio profundo por la gravedad de Saturno. Ahora se acerca, y puede haber ingresado temporalmente, a la región más allá del choque de terminación.

El choque de terminación es donde el viento solar, una delgada corriente de gas cargado eléctricamente que sopla constantemente desde el Sol, es frenado por la presión del gas entre las estrellas. En el choque de terminación, el viento solar se desacelera abruptamente desde su velocidad promedio de 300 a 700 km por segundo (700 000 a 1 500 000 mph). (Consulte la Película 4 para ver cómo esto calienta el viento solar en la heliovaina).

Se desconoce la ubicación exacta del choque de terminación, y originalmente se pensó que estaba más cerca del Sol de lo que está actualmente la Voyager 1. A medida que la Voyager 1 navegaba cada vez más lejos del Sol, confirmó que todos los planetas estaban dentro de una inmensa burbuja impulsada por el viento solar, y que el choque de terminación estaba mucho más distante (Animación 1).

Es difícil estimar la ubicación del choque de terminación porque no conocemos las condiciones precisas en el espacio interestelar, e incluso lo que sí sabemos, la velocidad y la presión del viento solar, cambios que hacen que el choque de terminación se expanda, contraiga y onda. Puedes ver un efecto similar cada vez que lavas los platos (Película 3). Si coloca un plato debajo de un chorro de agua, notará que el agua se esparce sobre el plato en un flujo relativamente suave. El flujo de agua tiene un borde áspero donde el agua se ralentiza abruptamente y se acumula. El borde es como el choque de terminación, ya medida que cambia el flujo de agua, la forma y el tamaño del borde áspero cambian.

Aproximadamente desde el 1 de agosto de 2002 hasta el 5 de febrero de 2003, los científicos notaron lecturas inusuales de los dos instrumentos de partículas energéticas en la Voyager 1, lo que indica que había entrado en una región del sistema solar como nunca antes. Esto llevó a algunos a afirmar que la Voyager pudo haber entrado en una característica transitoria del choque de terminación. Así como aparecen y desaparecen pequeñas protuberancias y «dedos» en el borde áspero del flujo de agua sobre una placa, la Voyager podría haber introducido un «dedo» temporal en el borde del amortiguador de terminación.

La controversia se resolvería fácilmente si la Voyager aún pudiera medir la velocidad del viento solar, porque el viento solar se desacelera abruptamente en el choque de terminación. Sin embargo, el instrumento que mide la velocidad del viento solar ya no funciona en la venerable nave espacial, por lo que los científicos deben usar los datos de los instrumentos que aún funcionan para inferir si la Voyager perforó el choque de terminación.

La evidencia para cruzar el choque incluye la observación de la Voyager de que las partículas cargadas eléctricamente a alta velocidad (electrones e iones) aumentaron más de 100 veces durante el período del 1 de agosto de 2002 al 5 de febrero de 2003. Esto sería de esperar si la Voyager pasara el choque de terminación, porque el choque acelera naturalmente las partículas cargadas eléctricamente que rebotan de un lado a otro como pelotas de ping pong entre los vientos rápidos y lentos en los lados opuestos del choque.

En segundo lugar, las partículas fluían hacia afuera, más allá de la Voyager y alejándose del Sol. Esto sería de esperar si la Voyager ya cruzó más allá del choque de terminación, porque la región de aceleración en el choque de terminación estaría ahora detrás de la nave espacial. En tercer lugar, una medida indirecta de la velocidad del viento solar indicó que el viento solar fue lento durante este período, como se esperaría si la Voyager estuviera más allá del impacto.

“Hemos utilizado una técnica indirecta para mostrar que el viento solar se desaceleró de alrededor de 700 000 mph a mucho menos de 100 000 mph. Esta misma técnica la usamos antes, cuando el instrumento que medía la velocidad del viento solar aún funcionaba, y la concordancia entre las dos mediciones era superior al 20 % en la mayoría de los casos”, dijo Krimigis.

La evidencia en contra de la entrada en el choque incluye la observación de que, si bien hubo un aumento dramático en las partículas de baja velocidad, no se vieron a las velocidades algo más altas que los científicos creen que genera el choque de terminación.

Sin embargo, la evidencia más sólida contra la entrada es la observación de la Voyager de que el campo magnético no aumentó durante este período. Según los modelos teóricos, esto debe suceder cada vez que el viento solar se desacelera. Imagine una carretera con tráfico moderado. Si algo hace que los conductores disminuyan la velocidad, digamos un charco de agua, los autos se amontonan, su densidad aumenta. De la misma manera, la densidad (intensidad) del campo magnético transportado por el viento solar aumentará si el viento solar disminuye su velocidad.

“El análisis de las observaciones del campo magnético de la Voyager 1 a fines de 2002 indica que no entró en una nueva región de la lejana heliosfera al haber cruzado el choque de terminación. Más bien, los datos del campo magnético tenían las características esperadas en base a muchos años de observaciones previas, aunque la intensidad de las partículas energéticas observadas es inusualmente alta”, dijo Burlaga.

Los equipos están de acuerdo en que la Voyager 1 ha visto un nuevo fenómeno: un período de seis meses en el que las partículas de baja energía eran muy abundantes y se alejaban del Sol. Cuando terminó el período inusual, ambos están de acuerdo en que la Voyager 1 estaba de vuelta en el viento solar, por lo que si este fue un paso temporal más allá del choque de terminación, el choque se verá nuevamente, probablemente en los próximos dos años. Finalmente, las observaciones indican que el choque de terminación es mucho más complicado de lo que se pensaba.

Para sus misiones originales a Júpiter y Saturno, la Voyager 1 y la nave espacial hermana Voyager 2 estaban destinadas a regiones del espacio donde los paneles solares no serían factibles, por lo que cada uno estaba equipado con tres generadores termoeléctricos de radioisótopos para producir energía eléctrica para los sistemas e instrumentos de la nave espacial. Aún operando en condiciones remotas, frías y oscuras 26 años después, las Voyagers deben su longevidad a estos generadores proporcionados por el Departamento de Energía, que producen electricidad a partir del calor generado por la descomposición natural del dióxido de plutonio.

Las Voyagers fueron construidas por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California, que continúa operando ambas naves espaciales 26 años después de su lanzamiento. Las naves espaciales se controlan y sus datos se devuelven a través de Deep Space Network (DSN) de la NASA, un sistema global de seguimiento de naves espaciales también operado por JPL. El Gerente del Proyecto Voyager es Ed Massey de JPL. El científico del Proyecto Voyager es el Dr. Edward Stone del Instituto de Tecnología de California.

Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA