NATURE Y EL VOYAGER…

las sondas de la NASA a encontrar sorpresas en el borde del Sistema Solar.

05 de septiembre 2012

¿Ya hemos llegado? Ed Stone, científico del proyecto de dos naves espaciales Voyager de la NASA, quiere saber. Desde su lanzamiento en 1977, las sondas se han aventurado miles de millones de kilómetros más allá de los planetas exteriores. Ahora, Stone y sus colegas están buscando señales de que la Voyager 1, finalmente puede estar llegando al límite del Sistema Solar – donde la heliosfera, la burbuja de partículas cargadas eléctricamente sopla hacia el exterior por el sol, da paso al espacio interestelar (ver “Bordes en lo desconocido “ ).

Detección y caracterización de este umbral – llamada heliopausa – sería la ventaja definitiva para una sonda que registra sus 35 años en el espacio, el 5 de septiembre. Cuando el Voyager 1 se establece, dice Stone, un físico del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, que ha coordinado la misión desde las sondas lanzados, “la era espacial sólo tenía 20 años de edad y no había evidencia de que cualquier nave espacial pudiera viajar este de largo y tan lejos del Sol “.

El extraordinariamente longevos Voyager 1 comenzó a detectar indicios de una región limítrofe hace ocho años. Pero salir del Sistema Solar está demostrando ser un asunto largo y más complicado de lo que Stone y sus colegas habían anticipado. En el momento en Voyager 1 está bien y verdaderamente fuera, pudo haber transformado las ideas de los investigadores sobre el borde invisible del Sistema Solar.

En el último giro en la historia, el arte parece estar atravesando “zona muerta” un inesperado. Esta semana, Robert Decker, científico espacial del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins en Laurel, Maryland, y sus colegas informan de 1 en la naturaleza que en la ubicación actual de la Voyager 1, unos 121,6 unidades astronómicas (18200000000 kilometros) del Sol, la la velocidad media de las partículas solares se ha reducido a casi cero. (Voyager 2, que está a unos 3000 millones kilometros más cerca del Sol y se mueve en una dirección diferente, aún tiene que detectar la misma reducción de la velocidad.)

El equipo de Decker informó por primera vez 2 el cambio el año pasado, cuando tuvo las mediciones de la velocidad de las partículas sólo en la dirección radial hacia el exterior desde el sol. En ese momento, el equipo cree que el cambio era una señal de que la nave se acercaba a la heliopausa, donde se espera que las partículas solares chocan con fuertes vientos generados por las supernovas que explotaron hace unos 5-10000000 años. La colisión obligaría a las partículas solares dejen afuera en movimiento y los empujan hacia un lado, como una corriente de agua que caen sobre una superficie sólida.

Para probar la idea, los ingenieros comandados Voyager 1 a rodar de costado siete veces, por lo que sus instrumentos pueden registrar velocidades de las partículas a lo largo de una línea perpendicular a su curso. Teniendo en cuenta que el envío de un comando a la Voyager 1 ya lleva 17 horas, y que el transmisor de la nave funciona a 23 vatios – casi tan poderosos como una bombilla refrigerador – tal comunicación es un logro en sí mismo. Los investigadores se sorprendieron al encontrar que las partículas tenían velocidad cero en este sentido polar, también – lo que indica que eran casi estacionario en lugar de ser azotada por los vientos estelares. Eso no puede suceder en la heliopausa, dijo Decker. “Por lo tanto, la conclusión … de que Voyager 1 no es en la actualidad cerca de la heliopausa, al menos en la forma que se ha imaginado”, escribe el equipo 1 .

 

Voyager 1 fue lanzada en 1977. Cuatro de sus instrumentos originales (marcado en amarillo) siguen regresando datos sobre las condiciones en el borde del Sistema Solar.

NASA / JPL-Caltech

Decker y sus colegas piensan que desde 2010, cuando la nave registró por primera vez un descenso de velocidad, que ha estado en la antesala de la heliopausa, por lo menos mil millones kilometros de espesor. ¿Por qué las partículas se becalmed sigue siendo un misterio, dice Stamatios Krimigis, científico espacial en la Universidad Johns Hopkins y coautor del artículo. Esto deja a los teóricos en un aprieto. “Ya no existe ninguna orientación sobre lo que constituye salir del Sistema Solar y dentro de la galaxia”, dice Krimigis.

Gary Zank, un físico teórico en la Universidad de Alabama en Huntsville, está de acuerdo. “No considero que el papel a medida que nos obliga a revisar nuestros modelos”, dice. Su equipo y otros teorizan 3 que una pared magnética en la heliosfera exterior, causado por un choque en cadena de líneas de campo magnético, podría frenar el flujo de partículas cargadas y dar cuenta de las velocidades cercanas a cero registradas por el Voyager 1.

Aunque la nave aún no ha llegado a la heliopausa, el límite puede estar al alcance. Este mes de mayo, la Voyager 1 registró explosiones sin precedentes de rayos cósmicos – protones altamente energizados y núcleos atómicos – que vienen de fuera del Sistema Solar. Los picos regresaron en julio, esta vez junto con un descenso de la incidencia de los rayos cósmicos de baja energía de pensamiento que se acelere en el Sistema Solar. Los cambios sugieren que la Voyager 1 se acerca al borde del Sistema Solar, y podría cruzar la heliopausa a finales de año, dice Krimigis. Pero, añade, “la naturaleza parece ser mucho más imaginativos que somos, lo que podría ser un gran error”.

En efecto, David McComas, un físico del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio, Texas, y Nathan Schwadron, un físico del plasma de la Universidad de New Hampshire en Durham, sugieren una explicación alternativa. En un artículo de prensa en The Astrophysical Journal, proponen que la Voyager 1 se encuentra en una región en la que las líneas de campo magnético que atraviesan la heliosfera exterior se vinculan con el campo magnético del resto de la galaxia. Aquí el campo crearía un conducto para los rayos cósmicos galácticos, causando que los picos de detección. Los rayos cósmicos acelerados dentro de la heliosfera tenderían a moverse a lo largo de otras líneas de campo y tener menos probabilidades de llegar a la Voyager. Si este modelo es correcto, diga McComas y Schwadron, la heliopausa todavía pueden ser años de distancia.

“Ya no existe ninguna orientación sobre lo que constituye salir del Sistema Solar.”

Cuando el Voyager 1 sale el Sistema Solar, puede cumplir con más sorpresas. Los investigadores han asumido durante mucho tiempo que la onda de choque se encuentra fuera de la heliopausa. Al igual que la onda de choque alrededor de un avión supersónico, se cree que el arco de choque a la forma como los arados del Sistema Solar a través del medio interestelar, forzando el gas ionizado local para cambiar la densidad de repente y de forma discontinua. Pero en mayo, McComas y sus colegas reportaron 4 que los datos de Interstellar Boundary Explorer (IBEX) Misión dudar de la NASA en esta imagen. Desde la órbita de la Tierra, la sonda IBEX medio interestelar detectando átomos eléctricamente neutros que se deslizan en el Sistema Solar a través de la heliopausa. Sus medidas sugieren que el Sol y los planetas se mueven a través del medio interestelar alrededor del 12% más lento que el calculado previamente – demasiado lento para generar una onda de choque.

Ninguna de esta incertidumbre molesta Stone, que espera que los dos Voyagers a cruzar la heliopausa mucho antes de 2025, cuando la nave se deben de ir en silencio mientras los isótopos de plutonio que alimentan su poder se agoten. Por el contrario, Stone agrega, que se alegra de que el viaje de ida ha dado tantas vueltas inesperadas. “Una cosa Voyager nos ha enseñado es que estar preparado para ser sorprendido.”

Naturaleza 489, 20-21( 06 de septiembre 2012 ) doi: 10.1038/489020a

Por lo tanto, ha dejado Voyager 1 el Sistema Solar? Los científicos se enfrentan

Las fluctuaciones de los rayos cósmicos podrían significar el arte ha salido del campo magnético del sol.

21 de marzo 2013

Voyager 1 registró una caída repentina de los rayos cósmicos en agosto pasado, una posible señal de que había dejado la esfera de influencia del sol.

JPL-Caltech/NASA

Un físico espacial esta semana sugiere que venerable nave espacial Voyager 1 de la NASA se ha convertido en el primer vehículo para aventurarse más allá de la heliosfera – la burbuja magnética creada por el Sol -, pero otros científicos de la misión no están de acuerdo.

William Webber, de la Universidad Estatal de Nuevo México en Las Cruces basa la reclamación de las señales registradas en agosto pasado por el Voyager 1 subsistema de rayos cósmicos – un dispositivo que él ayudó a crear – junto con su difunto colega y coautor del estudio, Francis McDonald.

El instrumento registra una dramática caída en la intensidad de los rayos cósmicos atrapados en el campo magnético del Sol y un aumento concomitante en la de los rayos generados por alcances más lejanos de la galaxia. Este patrón indica que la Voyager 1 ha viajado más allá de la influencia magnética del sol y ya no está a salvo de los rayos cósmicos galácticos, informaron los investigadores en un estudio publicado en línea esta semana en la revista Geophysical Research Letters 1 .

Pero si hemos de creer en un comunicado de prensa emitido por la NASA el 20 de marzo (el mismo día de la publicación del informe), los dos investigadores aumentaron la pistola.

Otros científicos Voyager que analizaron los mismos datos en el otoño pasado reiterar lo que dijo entonces: los datos de rayos cósmicos indican que la Voyager 1 se encuentra en una zona de transición entre la parte externa de la heliosfera, pero hasta que un cambio dramático en la intensidad del campo magnético y la dirección es detectada, la nave permanece firmemente dentro de la esfera magnética del Sol de influencia.

Stamatios Krimigis, un científico de Voyager en el Hopkins Laboratorio de Física Aplicada Johns en Laurel, Maryland, dice que el comunicado de la NASA habla por sí mismo. “No hay nada más que decir”, dice. “Esta es una noticia vieja.”

Webber caracteriza a las diferentes interpretaciones de los datos como “una controversia sobre la semántica”. Él señala que los científicos espaciales previamente de acuerdo en que cuando la nave, que ahora es de aproximadamente 123 unidades astronómicas (UA) de distancia de la Tierra – o 123 veces más lejos que la Tierra está del Sol – se encontró con el cambio revelador en las poblaciones de los rayos cósmicos, que sería estar en su salida de la heliosfera. La embarcación ha llegado a un límite “, y que yo llamaría ese límite el borde de la heliosfera”, dice.

El comportamiento del campo magnético del Sol en el borde del heliosfera es muy incierto, señala Webber. Voyager 1 fluctuaciones detectadas en el campo, pero no al mismo tiempo que se detecta el cambio en la abundancia de los rayos cósmicos, añade. (Doble de la nave, el Voyager 2, se trata de 101 UA de la Tierra y no se cree que han llegado a la zona de transición.)

“Es poco lo que podemos decir sobre el campo magnético” hasta que la publicación de los trabajos programados para aparecer en un próximo número de Science, dice Krimigis. “Ahí es donde los datos de campo magnético son, no en el papel de Webber.”

De cualquier manera, hay objetos artificiales son propensos a abandonar el Sistema Solar en el corto plazo. En sentido estricto, el Sistema Solar consta de todos los objetos que orbitan el Sol – que probablemente incluya cuerpos helados miles de au distancia.

Naturaleza  doi: 10.1038/nature.2013.12662

Voyager 1 ha alcanzado el espacio interestelar

La alta densidad de electrones muestran la nave abandonó la burbuja del Sol de influencia en 2012.

12 de septiembre 2013

Después de 35 años en el espacio, la Voyager 1 se acerca al borde del Sistema Solar.

JPL-Caltech/NASA

El debate ha terminado. El venerable nave espacial Voyager 1 ha entrado en el territorio desconocido del espacio interestelar.

Un equipo dirigido por Don Gurnett, un físico espacial de la Universidad de Iowa en Iowa City, reporta evidencia convincente de que Voyager ha salido de la heliosfera, la burbuja protectora de la Sistema Solar de partículas cargadas. Los hallazgos, publicados en línea en la revista Science 1 , se establecen un argumento que ha causado estragos entre los miembros del equipo Voyager durante más de un año.

“Este es un hito”, dice Ed Stone, un físico del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, que ha sido el científico del proyecto de la nave espacial Voyager 1 y 2 desde el año 1972, cinco años antes de su lanzamiento. La entrada de la Voyager 1 en el espacio interestelar “filas con la vuelta al mundo y los primeros pasos en la Luna”, dice Stone, que no participó en el estudio más reciente.

La investigación se basa en mediciones del gas ionizado, o plasma, a través del cual viaja la nave espacial. La frecuencia a la que vibra el plasma es un indicador sensible de la densidad de electrones, que se prevé que sea aproximadamente 100 veces mayor en el medio interestelar frío de lo que es dentro de la burbuja más caliente de la heliosfera.

Gurnett y sus colaboradores calculan que los recientes aumentos en la densidad de electrones encontrados por el Voyager 1 coincide con la densidad predicha del medio interestelar. Los resultados, junto con otros datos de la nave, indican que la Voyager 1 fue la heliosfera en o alrededor del 25 de agosto 2012, cuando la nave fue de 121 unidades astronómicas (18 mil millones kilometros) del sol.

Gary Zank, un físico teórico en la Universidad de Alabama en Huntsville, llama a los resultados definitivos. “No hay duda de que estamos en el espacio interestelar”, dice.

Territorio Uncharted

Datos anteriores habían sugerido que la nave ya había salido de la burbuja solar. La evidencia incluye una caída en el número de rayos cósmicos relativamente baja energía que se cree que residen en el Sistema Solar, junto con un alza simultánea en los rayos cósmicos de alta energía procedentes del exterior del Sistema Solar. Sin embargo, este cambio no fue acompañado por un cambio predicho en la dirección del campo magnético en las proximidades de la Voyager.

Gurnett dice que las densidades electrónicas calculadas deben resolver la controversia. Esas oscilaciones eran casual, las notas del equipo, ya que alguna fuente de energía tiene que perturbar el material para generar las vibraciones. Se necesita un tsunami solar – descargas realizadas en el espacio de las erupciones en el Sol – para que el plasma en movimiento, sonando como una campana, dice Stone.

Aún quedan preguntas sobre el viaje del Voyager. La dirección inalterable del campo magnético sigue siendo un enigma, dice Stone. Puede ser un producto de una posibilidad de alineación entre el campo magnético del sistema solar y de que el espacio interestelar, sugiere. También es posible que el límite entre la heliosfera y lo que está más allá es difusa, o que el campo magnético transportado por el viento solar está relacionada de algún modo desconocido a la del espacio interestelar.

Piedra se cuida de decir que, aunque la Voyager 1 ha salido de la heliosfera, no ha abandonado el Sistema Solar. La nube de Oort, una reserva lejana de cometas, se encuentra mucho más allá de la burbuja solar en el espacio interestelar, pero es parte del Sistema Solar y gravitacionalmente atado al sol.

Pero con la Voyager 1 con firmeza fuera de la heliosfera “, que es una nueva misión entera”, dice Stone. Hasta alrededor de 2025, cuando se espera que la nave se quede sin su fuente de energía de plutonio, Voyager 1 puede explorar los campos magnéticos, los rayos cósmicos y la densidad del espacio interestelar. Voyager 2, ahora 102 unidades astronómicas (15 mil millones kilometros) del Sol, se encuentra a sólo unos pocos años atrás en unirse a su nave hermana, en la inmensidad del espacio más allá de la burbuja solar.

Naturaleza
doi: 10.1038/nature.2013.13735
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