一年前，即2018年11月5日，NASA的旅行者2號(hào)成為歷史上僅有的第二個(gè)離開日球?qū)拥暮教炱?太陽(yáng)產(chǎn)生的保護(hù)性粒子和磁場(chǎng)氣泡。旅行者2號(hào)距離地球約110億英里(180億公里)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了冥王星的軌道，已進(jìn)入星際空間或恒星之間的區(qū)域。今天，《自然天文學(xué)》(Nature Astronomy)雜志上發(fā)表了五篇新研究論文，描述了旅行者2號(hào)歷史性穿越期間及此后科學(xué)家觀察到的情況。

每篇論文詳細(xì)介紹了旅行者2的五種操作科學(xué)儀器中的一種：磁場(chǎng)傳感器，兩種用于檢測(cè)不同能量范圍內(nèi)高能粒子的儀器以及兩種用于研究等離子體(由帶電粒子組成的氣體)的儀器的發(fā)現(xiàn)。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)有助于描繪這條宇宙海岸線，在這里，我們的太陽(yáng)所創(chuàng)造的環(huán)境結(jié)束了，星際空間的廣闊海洋開始了。

太陽(yáng)的日光層就像一艘在星際空間中航行的船。日光層和星際空間都充滿了等離子體，這種氣體的一些原子被電子剝奪了。日光層內(nèi)部的等離子體又熱又稀疏，而星際空間中的等離子體則更冷，更致密。恒星之間的空間還包含宇宙射線或由恒星爆炸而加速的粒子。旅行者1號(hào)發(fā)現(xiàn)，日光層可以保護(hù)地球和其他行星免受70%以上的輻射的傷害。

旅行者2號(hào)于去年退出太陽(yáng)系時(shí)，科學(xué)家宣布其兩個(gè)高能粒子探測(cè)器注意到了巨大的變化：儀器探測(cè)到的太陽(yáng)系粒子的比率直線下降，而宇宙射線(通常具有比太陽(yáng)系粒子更高的能量)的比率增加了顯著并保持高位。這些變化證實(shí)了探測(cè)器已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的空間區(qū)域。

在旅行者1號(hào)在2012年到達(dá)太陽(yáng)圈邊緣之前，科學(xué)家們還不知道這個(gè)邊界離太陽(yáng)有多遠(yuǎn)。這兩個(gè)探測(cè)器在不斷重復(fù)的大約11年的太陽(yáng)周期中，分別在不同的位置和時(shí)間在不同的時(shí)間離開太陽(yáng)圈，在此過(guò)程中，太陽(yáng)經(jīng)歷了高強(qiáng)度和低強(qiáng)度的活動(dòng)?？茖W(xué)家們預(yù)計(jì)，稱為太陽(yáng)的更年期的日光層邊緣會(huì)隨著太陽(yáng)活動(dòng)的變化而移動(dòng)，就像肺部隨著呼吸而膨脹和收縮一樣。這與以下事實(shí)一致：兩個(gè)探針在距太陽(yáng)不同距離處遇到了更年期。

現(xiàn)在，新論文證實(shí)了旅行者2號(hào)還沒有處于不受干擾的星際空間中：像旅行者2號(hào)一樣，旅行者2號(hào)似乎也位于太陽(yáng)系外一個(gè)擾動(dòng)的過(guò)渡區(qū)域。

“旅行者號(hào)探測(cè)器向我們展示了我們的太陽(yáng)如何與填充銀河系恒星之間大部分空間的物質(zhì)相互作用，”旅行者號(hào)項(xiàng)目科學(xué)家，加州理工學(xué)院物理學(xué)教授埃德·斯通說(shuō)。“如果沒有旅行者2號(hào)提供的新數(shù)據(jù)，我們將不知道旅行者1號(hào)所看到的是整個(gè)太陽(yáng)圈的特征，還是只是特定于它穿過(guò)的位置和時(shí)間。”

推動(dòng)血漿

正如科學(xué)家所期望的那樣，兩架旅行者號(hào)飛船現(xiàn)已證實(shí)，局部星際空間中的等離子體比太陽(yáng)圈內(nèi)部的等離子體密度更高。旅行者2號(hào)現(xiàn)在還測(cè)量了附近星際空間中的等離子體溫度，并確認(rèn)它比日?qǐng)A內(nèi)部的等離子體要冷。

在2012年，旅行者1號(hào)觀測(cè)到在日球?qū)油獾难獫{密度略高于預(yù)期，這表明血漿受到了一定程度的壓縮。旅行者2號(hào)觀測(cè)到，太陽(yáng)系外層的等離子體比預(yù)期的要溫暖一些，這也可能表明它正在被壓縮。(外面的血漿仍然比里面的血漿冷。)旅行者2號(hào)還觀察到血漿密度剛好在離開日球?qū)又奥杂性黾樱砻餮獫{被壓縮在氣泡的內(nèi)邊緣周圍。但是科學(xué)家尚未完全了解是什么原因造成了雙方的壓力。

泄漏顆粒

如果說(shuō)日光層就像一艘在星際空間中航行的船，那么船體似乎有些漏水。Voyager的一種粒子儀器表明，來(lái)自日球?qū)觾?nèi)部的一滴粒子正在滑過(guò)邊界并進(jìn)入星際空間。相對(duì)于氣泡在太空中的運(yùn)動(dòng)，旅行者1號(hào)離開了靠近日光層最“前沿”的位置。另一方面，旅行者2的位置更靠近側(cè)面，并且該區(qū)域似乎比旅行者1所在的區(qū)域更加多孔。

磁場(chǎng)之謎

Voyager 2的磁場(chǎng)儀器進(jìn)行的觀察證實(shí)了Voyager 1的令人驚訝的結(jié)果：距絕經(jīng)后不遠(yuǎn)的區(qū)域中的磁場(chǎng)與日光層內(nèi)部的磁場(chǎng)平行。對(duì)于Voyager 1，科學(xué)家只有這些磁場(chǎng)的一個(gè)樣本，無(wú)法確定表觀對(duì)準(zhǔn)是整個(gè)外部區(qū)域的特征還是偶然的。斯通說(shuō)，旅行者2號(hào)的磁力計(jì)觀測(cè)結(jié)果證實(shí)了旅行者1號(hào)的發(fā)現(xiàn)，并表明這兩個(gè)場(chǎng)是對(duì)齊的。

旅行者號(hào)探測(cè)器于1977年發(fā)射升空，均由木星和土星飛行。旅行者2號(hào)改變了土星的航向，以便由天王星和海王星飛行，執(zhí)行了有史以來(lái)這些行星僅有的近距離飛越。Voyager探測(cè)器完成了對(duì)它們的行星巡回之旅，并于1989年開始了星際飛行任務(wù)，達(dá)到了更年期。兩次探測(cè)中速度更快的旅行者1號(hào)目前距離太陽(yáng)超過(guò)136億英里(220億公里)，而旅行者2號(hào)距太陽(yáng)113億英里(182億公里)。從旅行者2號(hào)到地球，大約需要16.5小時(shí)。相比之下，從太陽(yáng)傳播的光大約需要八分鐘才能到達(dá)地球。