Crédit d'image: NASA
Le vaisseau spatial Voyager 1 de la NASA a presque atteint les limites extérieures du système solaire jusqu'à une région de l'espace, appelée héliosheath, où le vent solaire souffle contre le gaz interstellaire. C'est la première fois que des scientifiques collectent des données sur ces régions éloignées du système solaire. Lancé le 5 septembre 1977, Voyager 1 est maintenant à 13 milliards de kilomètres du Soleil.
Le vaisseau spatial Voyager 1 de la NASA est sur le point de revenir à l'histoire en tant que premier vaisseau spatial à entrer dans la dernière frontière du système solaire, une vaste étendue où le vent du Soleil souffle chaud contre les gaz minces entre les étoiles: l'espace interstellaire. Cependant, avant d'atteindre cette région, Voyager 1 doit traverser le choc de terminaison, une zone violente qui est la source de faisceaux de particules de haute énergie.
Le voyage du Voyager à travers cette zone turbulente donnera aux scientifiques leurs premières mesures directes de la frontière finale inexplorée de notre système solaire, appelée l'héliosheath, et les scientifiques se demandent si ce passage a déjà commencé. Deux articles sur cette recherche sont publiés dans Nature le 5 novembre 2003. Le premier article, par le Dr Stamatios M. Krimigis du Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins, Laurel, Maryland, et son équipe, fournit des preuves à l'appui de cette affirmation. que Voyager 1 a dépassé le choc de terminaison. Le deuxième article, par le Dr Frank B. McDonald de l'Université du Maryland, College Park, et son équipe, fournit des preuves contre cette affirmation. Un troisième article, publié le 30 octobre 2003 dans Geophysical Research Letters par le Dr Leonard F.Burlaga du Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt, Md., Et ses collaborateurs, prouve que Voyager 1 n'a pas dépassé le choc de terminaison. (Reportez-vous à l'image 2a pour une illustration du choc de terminaison et de l'héliosheath).
«Les observations de Voyager 1 montrent que nous sommes entrés dans une nouvelle partie du système solaire. Peu importe que nous ayons traversé le choc de terminaison ou non, les équipes sont excitées parce que cela n'a jamais été vu auparavant - les observations sont différentes ici que dans le système solaire intérieur », a déclaré le Dr Eric Christian, scientifique de discipline pour la recherche Sun Earth Connection programme au siège de la NASA, Washington, DC.
«Voyager 1 a vu des signes frappants de la région profonde dans l'espace où une onde de choc géante se forme lorsque le vent du Soleil ralentit brusquement et se presse vers l'extérieur contre le vent interstellaire. Les observations nous ont surpris et perplexes, il y a donc beaucoup à découvrir alors que Voyager commence à explorer cette nouvelle région à la périphérie du système solaire », a déclaré le Dr Edward Stone, scientifique du projet Voyager, California Institute of Technology, Pasadena, Californie.
À plus de 13 milliards de kilomètres du Soleil, Voyager 1 est l'objet le plus éloigné construit par l'humanité. Lancé le 5 septembre 1977, il a exploré les planètes géantes Jupiter et Saturne avant d'être projeté vers l'espace profond par la gravité de Saturne. Il approche maintenant, et peut être entré temporairement, dans la région au-delà du choc de terminaison.
Le choc de terminaison est l'endroit où le vent solaire, un mince courant de gaz électriquement chargé soufflé en permanence par le Soleil, est ralenti par la pression du gaz entre les étoiles. Au choc de terminaison, le vent solaire ralentit brusquement par rapport à sa vitesse moyenne de 300 à 700 km par seconde (700 000 à 1 500 000 mph). (Reportez-vous au film 4 pour voir comment cela chauffe le vent solaire dans l'héliosheath).
L'emplacement exact du choc de terminaison est inconnu et, à l'origine, on pensait qu'il était plus proche du Soleil que Voyager 1 ne l'est actuellement. Alors que Voyager 1 s'éloignait de plus en plus du Soleil, il confirma que toutes les planètes étaient à l'intérieur d'une immense bulle soufflée par le vent solaire, et le choc de terminaison était beaucoup plus éloigné (Animation 1).
L'estimation de l'emplacement du choc de terminaison est difficile car nous ne connaissons pas les conditions précises dans l'espace interstellaire, et même ce que nous savons, la vitesse et la pression du vent solaire, les changements qui provoquent l'expansion, la contraction et le choc du terminaison. ondulation. Vous pouvez voir un effet similaire à chaque fois que vous faites la vaisselle (film 3). Si vous placez une assiette sous un jet d'eau, vous remarquez que l'eau se répand sur l'assiette dans un écoulement relativement fluide. Le débit d'eau a un bord rugueux où l'eau ralentit brusquement et s'accumule. Le bord est comme le choc de terminaison et, à mesure que le débit d'eau change, la forme et la taille du bord rugueux changent.
Entre le 1er août 2002 et le 5 février 2003, les scientifiques ont remarqué des lectures inhabituelles des deux instruments à particules énergétiques sur Voyager 1, indiquant qu'il était entré dans une région du système solaire sans précédent. Cela a conduit certains à affirmer que Voyager pouvait être entré dans une caractéristique transitoire du choc de terminaison. Tout comme de petites bosses et «doigts» apparaissent et disparaissent dans le bord rugueux du flux d'eau sur une plaque, Voyager pourrait avoir pénétré un «doigt» temporaire dans le bord du choc de terminaison.
La controverse serait résolue facilement si Voyager pouvait encore mesurer la vitesse du vent solaire, car le vent solaire ralentit brusquement au choc de terminaison. Cependant, l'instrument qui mesure la vitesse du vent solaire ne fonctionne plus sur le vénérable vaisseau spatial, donc les scientifiques doivent utiliser les données des instruments qui travaillent toujours pour déduire si Voyager a percé le choc de terminaison.
Les preuves de la traversée du choc comprennent l'observation du Voyager selon laquelle les particules à haute vitesse chargées électriquement (électrons et ions) ont augmenté plus de 100 fois au cours de la période du 1er août 2002 au 5 février 2003. On pourrait s'y attendre si Voyager réussissait le choc de terminaison, car le choc accélère naturellement les particules chargées électriquement qui rebondissent d'avant en arrière comme des balles de ping-pong entre les vents rapides et lents des côtés opposés du choc.
Deuxièmement, les particules s'écoulaient vers l'extérieur, dépassaient le Voyager et s'éloignaient du Soleil. On pourrait s'y attendre si Voyager traversait déjà au-delà du choc de terminaison, car la région d'accélération dans le choc de terminaison serait maintenant derrière le vaisseau spatial. Troisièmement, une mesure indirecte de la vitesse du vent solaire a indiqué que le vent solaire était lent pendant cette période, comme on pouvait s'y attendre si Voyager était au-delà du choc.
«Nous avons utilisé une technique indirecte pour montrer que le vent solaire a ralenti, passant d'environ 700 000 mph à bien moins de 100 000 mph. Cette même technique était utilisée par nous auparavant, lorsque l'instrument mesurant la vitesse du vent solaire fonctionnait encore, et l'accord entre les deux mesures était meilleur que 20% dans la plupart des cas », a déclaré Krimigis.
Les preuves contre l'entrée dans le choc incluent l'observation que, bien qu'il y ait eu une augmentation spectaculaire des particules à basse vitesse, elles n'ont pas été vues à des vitesses un peu plus élevées que les scientifiques pensent que le choc de terminaison génère.
Cependant, la preuve la plus forte contre l'entrée est l'observation du Voyager que le champ magnétique n'a pas augmenté pendant cette période. Selon les modèles théoriques, cela doit se produire chaque fois que le vent solaire ralentit. Imaginez une autoroute à trafic modéré. Si quelque chose fait ralentir les conducteurs, disons une flaque d'eau, les voitures s'entassent - leur densité augmente. De la même manière, la densité (intensité) du champ magnétique porté par le vent solaire augmentera si le vent solaire ralentit.
«L'analyse des observations du champ magnétique de Voyager 1 fin 2002 indique qu'il n'est pas entré dans une nouvelle région de l'héliosphère éloignée en ayant traversé le choc de terminaison. Au contraire, les données du champ magnétique avaient les caractéristiques attendues sur la base de nombreuses années d'observations précédentes, bien que l'intensité des particules énergétiques observées soit anormalement élevée », a déclaré Burlaga.
Les équipes conviennent que Voyager 1 a vu un nouveau phénomène: une période de six mois où les particules de faible énergie étaient très abondantes et s'éloignaient du Soleil. Lorsque la période inhabituelle s'est terminée, les deux conviennent que Voyager 1 était de retour dans le vent solaire, donc s'il s'agissait d'un passage temporaire au-delà du choc de terminaison, le choc sera revu, probablement dans les deux prochaines années. Enfin, les observations indiquent que le choc de terminaison est beaucoup plus compliqué qu'on ne le pensait.
Pour leurs missions originales à Jupiter et à Saturne, Voyager 1 et le vaisseau spatial jumeau Voyager 2 étaient destinés à des régions de l'espace où les panneaux solaires ne seraient pas réalisables, de sorte que chacun était équipé de trois générateurs thermoélectriques à radio-isotopes pour produire de l'énergie électrique pour les systèmes et les instruments du vaisseau spatial. Fonctionnant toujours dans des conditions éloignées, froides et sombres 26 ans plus tard, les Voyagers doivent leur longévité à ces générateurs fournis par le ministère de l'Énergie, qui produisent de l'électricité à partir de la chaleur générée par la désintégration naturelle du dioxyde de plutonium.
Les Voyagers ont été construits par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA à Pasadena, en Californie, qui continue d'exploiter les deux engins spatiaux 26 ans après leur lancement. Les vaisseaux spatiaux sont contrôlés et leurs données retournées par le biais du Deep Space Network (DSN) de la NASA, un système mondial de suivi des vaisseaux spatiaux également exploité par JPL. Le chef de projet Voyager est Ed Massey du JPL. Le scientifique du projet Voyager est le Dr Edward Stone du California Institute of Technology.
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
