一年前，美國“旅行者2號”探測器飛出日球?qū)樱蔀槔^“旅行者1號”之后第二個進(jìn)入星際空間的人類探測器。

“旅行者2號”從太陽系進(jìn)入星際空間看到了什么?本周出版的新一期英國《自然·天文學(xué)》雜志刊發(fā)一組論文，詳解“旅行者2號”傳回的首批“星際穿越”數(shù)據(jù)，讓人們得以窺見太陽系與星際空間“接壤”之處的神秘圖景。

觀測到對稱的日球?qū)?/p>

美國航天局噴氣推進(jìn)實驗室在一份公報中介紹，“旅行者2號”搭載了5個科學(xué)探測設(shè)備。此次發(fā)表5篇論文，每篇側(cè)重解釋一個探測設(shè)備所獲數(shù)據(jù)。

在論文中，研究人員確認(rèn)，“旅行者2號”于2018年11月5日飛出日球?qū)舆M(jìn)入星際空間。此時，該探測器距太陽約180億公里。信號以光速從該位置傳回地球需要超過16小時。

日球?qū)营q如太陽風(fēng)吹出的巨大“氣泡”，太陽系行星都處在“氣泡”內(nèi)。“旅行者1號”2012年飛出日球?qū)訒r距太陽約183億公里，這之前科學(xué)家并不知道這個“氣泡”究竟有多大。

對比兩個探測器的“穿越”位置可為研究日球?qū)咏Y(jié)構(gòu)提供線索。參與研究的美國艾奧瓦大學(xué)學(xué)者比爾·庫爾思說，通過對比兩個探測器的穿越點(diǎn)可基本看出日球?qū)有螤钍菍ΨQ的。

對比數(shù)據(jù)還揭示了日球?qū)禹數(shù)哪承┨卣?，比如在不同位置日球?qū)禹敽穸炔煌?。日球?qū)禹斒侨涨驅(qū)幼钔饩夁吔纾栵L(fēng)與星際風(fēng)在這里達(dá)到平衡。科學(xué)家認(rèn)為日球?qū)禹敃S太陽活動移動，就好像肺部隨著呼吸擴(kuò)張和收縮一樣。

探明太陽系和星際空間的邊界

太陽系與星際空間的邊界地帶充斥著哪些物質(zhì)?“旅行者2號”也獲得一些線索。進(jìn)入星際空間時，它搭載的高能粒子探測儀檢測到日球?qū)恿Ｗ訑?shù)量驟降，同時宇宙射線量劇增并保持在高水平。此前“旅行者1號”發(fā)現(xiàn)日球?qū)涌梢詫⒌厍蚣捌渌行鞘艿降挠钪嫔渚€輻射減少七成以上。

兩個探測器獲得的數(shù)據(jù)均顯示，它們完成穿越時周圍等離子體密度劇增。等離子體是由正負(fù)離子、電子及中性粒子組成的特殊物質(zhì)形態(tài)?？茖W(xué)家此前已知，日球?qū)觾?nèi)的等離子體熾熱而稀疏，星際空間內(nèi)的等離子體冰冷而密實。

參與研究的艾奧瓦大學(xué)榮譽(yù)教授唐納德·格尼特說，最新數(shù)據(jù)表明“那種認(rèn)為太陽風(fēng)在深入宇宙空間時逐漸減弱的老觀點(diǎn)是不正確的”。等離子體密度劇烈變化意味著，太陽系和星際空間之間有一個明確邊界。

“旅行者2號”數(shù)據(jù)證實，星際空間邊界的等離子體溫度確實低于日球?qū)觾?nèi)等離子體，但比此前預(yù)期略高。數(shù)據(jù)還顯示，“旅行者2號”飛離日球?qū)忧暗入x子體密度也曾略微升高，表明等離子體在日球?qū)觾?nèi)緣和外緣經(jīng)過了兩次壓縮，但尚無法解釋原因。

“旅行者”項目科學(xué)家、美國加州理工學(xué)院物理學(xué)教授愛德華·斯通說：“‘旅行者’探測器向我們展示了太陽與填充銀河系恒星間大部分空間的物質(zhì)如何相互作用……如果沒有‘旅行者2號’傳回的新數(shù)據(jù)，我們就無法知道‘旅行者1號’看到的景象是整個日球?qū)拥奶卣?，還是只與它穿越的地點(diǎn)和時間有關(guān)。”

發(fā)現(xiàn)平行的宇宙磁場

宇宙磁場廣泛存在于宇宙每個角落。“旅行者2號”磁場傳感器的觀測數(shù)據(jù)印證了“旅行者1號”的一個驚人發(fā)現(xiàn)：日球?qū)禹斖饩墔^(qū)域磁場方向與日球?qū)禹攦?nèi)部磁場方向是平行的。

科學(xué)家最初通過“旅行者1號”發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象時，他們不確定這種有序的磁場排列是外部星際空間的普遍特征還是巧合，最新數(shù)據(jù)表明太陽系內(nèi)外磁場方向很可能是一致的。

1977年，美國發(fā)射了“旅行者1號”和“旅行者2號”探測器。不過名稱在后的“旅行者2號”反而先發(fā)射16天，它最初設(shè)計壽命為5年，用于觀測木星和土星，但此后繼續(xù)向太陽系邊緣飛行，又觀測了天王星和海王星，到現(xiàn)在已運(yùn)行42年。目前，兩個探測器中速度較快的“旅行者1號”距太陽超過220億公里，較慢的“旅行者2號”距太陽約182億公里。

美國航天局說，“旅行者”姊妹探測器上攜帶有關(guān)于人類文明的聲音、圖片和影像，有望在數(shù)十億年后仍然在宇宙中傳遞人類文明的信息。(記者張瑩)