I ett kosmiskt historiskt tillkännagivande säger NASA att det mest avlägsna mänskliga objektet - rymdskeppet Voyager 1 - befinner sig i det interstellära utrymmet, utrymmet mellan stjärnorna. Det gjorde faktiskt övergången för ungefär ett år sedan.
"Vi gjorde det!" sa en leende Dr. Ed Stone, Voyagers projektforskare i över 40 år, och talade vid en briefing idag. "Och vi gjorde det medan vi fortfarande hade tillräckligt med kraft för att skicka tillbaka data från denna nya rymdregion."
Även om det är lite av argumentet om semantiken om Voyager 1 fortfarande är inom eller utanför vårt solsystem (det är inte längre ut än Oort Cloud - kommer det att ta 300 år till att nå Oort-molnet och rymdskeppet är närmare till vår sol än någon annan stjärna) plasmamiljön som Voyager 1 nu reser genom har definitivt förändrats från vad som kommer från vår sol till plasma som finns i utrymmet mellan stjärnorna.
Det har också varit en ny debatt om Voyager verkligen var in eller ut ur solsystemet - en debatt mellan de senaste olika vetenskapliga artiklarna och deras författare. (Mer om det senare ...)
Men Stone säger nu bevisen klart: Voyager 1 har gjort övergången.
"Denna slutsats är möjlig från rymdfarkostens plasmavåginstrument," sade Stone. "Den 36-åriga sonden seglar nu genom okartat vatten i ett nytt kosmiskt hav och det har tagit oss med på resan."
Voyager 1: s resa på 36 miljarder mil började 1977.
Forskare trodde att när rymdskeppet hade gått över i det interstellära rymden, magnetfältets riktning skulle förändras. Det visade sig dock att det inte hände, och forskare bestämde att de behövde titta på egenskaperna hos plasma istället.
Solens heliosfär är fylld med joniserad plasma från solen. Utanför bubblan kommer plasmaet från andra stjärnas explosioner för miljontals år sedan. Den viktigaste skillnaden mellan berätta-svansen är den interstellära plasma är tätare.
Tyvärr, det verkliga instrumentet som var utformat för att göra mätningarna på plasma slutade fungera på 1980-talet, så forskare behövde ett annat sätt att mäta rymdskeppets plasmamiljö för att göra en definitiv bestämning av dess plats.
Istället använde de plasmavåginstrumentet, beläget på de 10 meter långa antennerna på Voyager 1 och en oväntad "gåva" från solen, en massiv Coronal Mass Ejection.
Antennerna har radiomottagare i ändarna - "som kaninöron på gamla TV-apparater", säger Don Gurnett, som ledde forskningsgruppen för plasmavågor vid University of Iowa. CME bröt ut från solen i mars 2012 och kom så småningom till Voyager 1s plats 13 månader senare, i april 2013. På grund av CME började plasma runt rymdskeppet att vibrera som en fiolsträng.
Graden av svängningarna hjälpte forskare att bestämma plasmatätheten. Stone sa att de specifika svängningarna innebar att rymdskeppet badades i plasma mer än 40 gånger tätare än vad de hade stött på i det yttre lagret av heliosfären.
"Nu när vi har nya nyckeldata tror vi att detta är mänsklighetens historiska språng in i det interstellära utrymmet," sade Stone, "Voyager-teamet behövde tid för att analysera dessa iakttagelser och förståelse för dem. Men vi kan nu svara på den fråga vi alla har ställt - "Är vi där ännu?" Ja, det är vi. "
Plasmavågvetenskapsteamet granskade sina data och hittade en tidigare, svagare uppsättning av svängningar i oktober och november 2012 från andra CME: er. Genom extrapolering av uppmätta plasmatätheter från båda händelserna bestämde teamet att Voyager 1 först gick in i interstellarutrymme i augusti 2012.
"Vi hoppade bokstavligen ur våra säten när vi såg dessa svängningar i våra uppgifter - de visade oss att rymdskeppet var i en helt ny region, jämförbar med vad som förväntades i det interstellära rymden, och helt annorlunda än i solbubblan," sade Gurnett . "Det var uppenbart att vi hade passerat heliopausen, som är den långt hypoteserade gränsen mellan solplasma och den interstellära plasma."
De nya plasmadataen föreslog en tidsram som överensstämmer med plötsliga, hållbara förändringar i densiteten hos energiska partiklar som först upptäcktes den 25 augusti 2012.
På den tiden sa Stone: ”Vi befinner oss verkligen i en ny region i utkanten av solsystemet där saker förändras snabbt. Men vi kan ännu inte säga att Voyager 1 har kommit in i det interstellära utrymmet ", och tillägger att uppgifterna förändras på sätt som teamet inte förväntade sig," men Voyager har alltid förvånat oss med nya upptäckter. "
Nu, efter ytterligare granskning, accepterar Voyager-teamet i allmänhet datumet i augusti 2012 som datum för interstellär ankomst. De laddade partikel- och plasmaförändringarna var vad som hade förväntats under en korsning av heliopausen. Detta förstärker att definitiva vetenskapliga resultat inte alltid kommer snabbt.
"Teamets hårda arbete för att bygga hållbart rymdfarkoster och noggrant hantera Voyager-rymdskeppets begränsade resurser som betalats ut i en annan först för NASA och mänskligheten," sa Suzanne Dodd, Voyager-projektledare, baserad på NASA: s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif. " fälten och partiklarnas vetenskapliga instrument på Voyager kommer att fortsätta att skicka tillbaka data genom minst 2020. Vi kan inte vänta med att se vad Voyager-instrumenten visar oss nästa om djupa rymden. ”
Det har varit lite fram och tillbaka om Voyager 1 var in eller ut ur solsystemet. Som sagt ifrågasattes det först i augusti 2012, med mer spekulationer i december 2012, sedan i mars 2013 ett papper av William Webber och F.B. McDonald hävdade att Voyager 1 hade lämnat solsystemet i december föregående, men Stone insisterade på att uppgifterna inte var positiva än. Sedan för ungefär en månad sedan kom ett papper ut av Marc Swisdak från University of Maryland som säger att Voyager 1 var ur solsystemet, men vid den tidpunkten lade Ed Stone och Voyager-teamet ut ett uttalande som säger att de fortfarande fattade det beslutet.
Idag avslöjade Gurnett att tidpunkten för alla forskare som ingick i ett "officiellt" avtal var avstängd på grund av tidpunkten för granskningsprocessen för vetenskapliga artiklar. "Vårt papper lämnades in en månad innan deras, de kom precis igenom granskningscykeln före vårt," sade han. "Men deras var i grunden ett teoridokument."
Voyager 1 och dess tvilling, Voyager 2, lanserades med 16 dagar från varandra 1977. En framgångsrik planetarisk inriktning som bara händer var 176 år gjorde det möjligt för de två rymdskeppet att gå samman för att nå alla de yttre planeterna under en tolvårsperiod. Båda rymdfarkosterna flög av Jupiter och Saturn. Voyager 2 flög också av Uranus och Neptune. Voyager 2, som lanserades före Voyager 1, är det längsta kontinuerligt rymdskepp. Det är cirka 15 miljoner mil från vår sol.
Voyager-uppdragsansvariga pratar fortfarande med eller tar emot data från Voyager 1 och Voyager 2 varje dag, även om de utsända signalerna för närvarande är mycket svaga, vid cirka 23 watt - kraften i en kylskåps glödlampa. När signalerna kommer till Jorden är de en bråkdel av en miljard miljarder watt. Data från Voyager 1: s instrument överförs vanligtvis till jorden med 160 bitar per sekund och fångas av 34- och 70-meters NASA Deep Space Network-stationer. Att resa med ljusets hastighet tar en signal från Voyager 1 ungefär 17 timmar att resa till jorden. När uppgifterna har överförts till JPL och behandlats av vetenskapsteamen görs Voyager-data offentligt tillgängliga.
"Voyager har med frimodighet gått där ingen sond har gått förut och markerat en av de viktigaste tekniska prestationerna i vetenskapens historia och lagt till ett nytt kapitel i mänskliga vetenskapliga drömmar och ansträngningar," sa John Grunsfeld, NASA: s associerade administratör för vetenskap i Washington. "Kanske kommer några framtida utforskare av djup rymd att komma ikapp med Voyager, vårt första interstellära sändebud, och reflektera över hur detta oskäliga rymdskepp hjälpte till att möjliggöra deras resa."
Forskare vet inte när Voyager 1 kommer att nå den ostörda delen av det interstellära rymden där det inte finns någon påverkan från vår sol. De är inte heller säkra när Voyager 2 förväntas korsa in i det interstella rummet, men de tror att det inte är så långt efter.
”På ett sätt är detta bara början. Vi går nu in i en helt främmande miljö och vad Voyager kommer att upptäcka verkligen okänt, ”sa Gary Zank, från institutionen för rymdvetenskap vid University of Alabama, Huntsville, och talade vid dagens presskonferens.
Medan Voyager 1 kommer att fortsätta, kommer vi inte alltid att kunna kommunicera med det, som vi gör nu. År 2025 stängs alla instrument av, och vetenskapsteamet kommer att kunna driva rymdskeppet i cirka tio år efter det för att bara få ingenjörsdata. Voyager 1 siktar mot konstellationen Ophiuchus. År 40.272 e.Kr. kommer Voyager 1 inom 1,7 ljusår från en obskur stjärna i stjärnbilden Ursa Minor (den lilla björnen eller lilla skopa) som heter AC + 79 3888. Den kommer att svänga runt stjärnan och kretsa runt centrum av Vintergatan, troligen i miljoner år.
Läs mer: NASA, JPL
