Nasa’s Voyager 2 sendet erste Botschaft aus dem interstellaren Raum
Zwölf Milliarden Meilen von der Erde entfernt gibt es eine schwer fassbare Grenze, die den Rand des Sonnenreichs und den Beginn des interstellaren Raums markiert. Als Voyager 2, die am längsten laufende Weltraummission, diese Grenze mehr als 40 Jahre nach ihrem Start überquerte, sendete sie ein schwaches Signal von der anderen Seite, das Wissenschaftler jetzt entschlüsselt haben.
Das Nasa-Raumschiff ist das zweite, das jemals über die Heliosphäre hinaus gereist ist, die Blase aus geladenen Überschallteilchen, die von der Sonne nach außen strömt. Obwohl sie einen Monat vor ihrem Zwilling Voyager 1 gestartet war, überquerte sie die Schwelle zum interstellaren Raum mit mehr als sechs Jahren Verspätung, nachdem sie die landschaftlich reizvolle Route durch das Sonnensystem genommen und die bis heute einzigen Nahaufnahmen von Uranus und Neptun geliefert hatte.
Jetzt hat Voyager 2 den bisher detailliertesten Blick auf den Rand unseres Sonnensystems zurückgeschickt – und das, obwohl die Nasa-Wissenschaftler zu Beginn keine Ahnung hatten, dass sie überleben würde, um diesen Meilenstein zu sehen.
„Wir wussten nicht, wie groß die Blase war, und wir wussten ganz sicher nicht, dass die Sonde lange genug leben würde, um den Rand der Blase zu erreichen und in den interstellaren Raum einzudringen“, sagte Prof. Ed Stone vom California Institute of Technology, der schon vor dem Start im Jahr 1977 an der Mission gearbeitet hat.
Die Heliosphäre kann man sich als kosmische Wetterfront vorstellen: eine ausgeprägte Grenze, an der geladene Teilchen, die mit Überschallgeschwindigkeit von der Sonne nach außen strömen, auf einen kühleren, interstellaren Wind treffen, der von Supernovae herüberweht, die vor Millionen von Jahren explodierten. Früher dachte man, dass der Sonnenwind mit zunehmender Entfernung allmählich nachlässt, aber Voyager 1 bestätigte, dass es eine Grenze gibt, die durch einen plötzlichen Temperaturabfall und einen Anstieg der Dichte geladener Teilchen, des so genannten Plasmas, definiert ist.
Die zweite Reihe von Messungen, die von Voyager 2 durchgeführt wurden, geben neue Einblicke in die Natur der Grenzen der Heliosphäre, da auf Voyager 1 ein entscheidendes Instrument zur direkten Messung der Eigenschaften des Plasmas 1980 kaputt gegangen war.
Messungen, die in fünf separaten Artikeln in Nature Astronomy veröffentlicht wurden, zeigen, dass Voyager 2 auf eine viel schärfere, dünnere Grenze der Heliosphäre stieß als Voyager 1. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass Voyager 1 die Heliosphäre während eines Sonnenmaximums durchquerte (die Sonnenaktivität ist derzeit niedrig), oder dass das Raumschiff selbst auf einer weniger senkrechten Flugbahn durchflog, was dazu führte, dass es sich länger an der Grenze aufhielt.
Der zweite Datenpunkt gibt auch Aufschluss über die Form der Heliosphäre, indem er eine Vorderkante nachzeichnet, die einer stumpfen Kugel ähnelt.
„Das bedeutet, dass die Heliosphäre symmetrisch ist, zumindest an den beiden Punkten, an denen die Voyager-Raumsonde sie durchquerte“, so Bill Kurth, Forscher an der Universität von Iowa und Mitautor einer der Studien. „
Voyager 2 gibt auch zusätzliche Hinweise auf die Dicke der Heliosheath, der äußeren Region der Heliosphäre und dem Punkt, an dem sich der Sonnenwind gegen den herannahenden Wind im interstellaren Raum auftürmt, wie die Bugwelle, die einem Schiff im Ozean vorausgeschickt wird.
Die Daten fließen auch in eine Debatte über die Gesamtform der Heliosphäre ein, die nach einigen Modellen kugelförmig sein sollte, nach anderen eher einer Windsocke ähnelt, mit einem langen Schweif, der nach hinten herausschwimmt, wenn sich das Sonnensystem mit hoher Geschwindigkeit durch die Galaxie bewegt.
Die Form hängt auf komplexe Weise von den relativen Stärken der Magnetfelder innerhalb und außerhalb der Heliosphäre ab, und die neuesten Messungen deuten auf eine eher kugelförmige Form hin.
Es gibt jedoch Grenzen, wie viel man aus zwei Datenpunkten herauslesen kann.
„Es ist ein bisschen so, als würde man einen Elefanten mit einem Mikroskop betrachten“, sagte Kurth. „Zwei Leute gehen mit einem Mikroskop auf einen Elefanten zu und kommen zu zwei unterschiedlichen Ergebnissen. Man hat keine Ahnung, was dazwischen vor sich geht.“
Das Signal von Voyager 2 von jenseits der Heliosphäre wird immer noch zurückgestrahlt und braucht mehr als 16 Stunden, um die Erde zu erreichen. Ihr 22,4-Watt-Sender hat eine Leistung, die dem Licht eines Kühlschranks entspricht, das mehr als eine Milliarde Milliarden Mal schwächer ist, wenn es die Erde erreicht und von der größten Antenne der Nasa, einer 70-Meter-Schüssel, aufgefangen wird.
Die beiden Voyager-Sonden, die von stetig zerfallendem Plutonium angetrieben werden, werden voraussichtlich Mitte der 2020er Jahre unter das kritische Energieniveau fallen. Aber sie werden ihre Flugbahn noch lange nach ihrem Verschwinden fortsetzen. „Die beiden Voyager werden die Erde überdauern“, so Kurth. „Sie befinden sich 5 Mrd. Jahre oder länger in ihren eigenen Bahnen um die Galaxie. Und die Wahrscheinlichkeit, dass sie mit irgendetwas zusammenstoßen, ist fast null.“
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