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La sonda Voyager 1 detecta un 'zumbido' de plasma en un lugar del espacio prácticamente vacío

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Impresión artística de la Voyager 1
Impresión artística de la Voyager 1
Imagen: NASA

La Voyager 1, el objeto creado por humanos que más lejos ha llegado, ha realizado otro descubrimiento significativo relacionado con el espacio interestelar.

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Es un zumbido constante, persistente y de baja frecuencia que suena a aproximadamente 3 k Hz. Es una huella de plasma, materia tan caliente que los electrones han sido despojados de sus átomos, dando como resultado un gas ionizado o cargado. Por sí sola, la detección de plasma es insignificante. Después de todo, es una de las formas más abundantes de materia visible del universo. Lo que es significativo, sin embargo, es dónde se detectó este plasma: en el Espacio Interestelar Muy Local (VLISM).

Aún más significativo es que la Voyager 1 de la NASA haya logrado detectar débiles vibraciones de plasma en esta remota región del espacio. Previamente, la sonda detectó fuertes perturbaciones en el plasma, conocidas como eventos de oscilación del plasma, desencadenadas por eyecciones de masa coronal del Sol. En otras palabras, la Voyager 1 registró los niveles de plasma de fondo natural, o ambientales, que existen en el espacio profundo y sin la influencia entrometida del Sol. Los detalles de este descubrimiento se han publicado hoy en Nature Communications.

Lanzada en septiembre de 1977, la Voyager 1 se encuentra ahora a más de 22.690 millones de kilómetros de la Tierra, lo que la convierte en el objeto más lejano creado por humanos (la Voyager 2, su sonda hermana, está a 18.990 millones de kilómetros de distancia). La Voyager 1 se encuentra ahora fuera de la heliopausa, un área intercalada entre el plasma solar caliente y el medio interestelar más frío en los confines del sistema solar. La sonda, que viaja a 61.160 kilómetros por hora, se adentra ahora en el espacio interestelar, una región caracterizada por densidades de materia excepcionalmente bajas.

A diferencia de su hermana, la Voyager 1 puede medir las vibraciones del plasma en el medio interestelar gracias a su sistema de ondas de plasma integrado.

“Estas vibraciones ocurren a una frecuencia muy específica, llamada frecuencia de plasma, que está directamente relacionada con la densidad del plasma por el que pasa la Voyager”, explicó Stella Ocker, candidata a doctorado en la Universidad de Cornell y autora principal del nuevo estudio en un correo electrónico. “Al medir cómo cambia la frecuencia del plasma con el tiempo, podemos construir un mapa de cómo se distribuye el plasma a lo largo de la trayectoria de la Voyager y aprender más sobre los procesos que determinan cómo ese plasma se comporta e interactúa con partículas y campos magnéticos en el espacio interestelar”.

Desde 2012, la Voyager 1 ha detectado ocho eventos distintos de oscilación de plasma con una duración desde un par de días hasta un año completo. Estos eventos son causados ​​por inestabilidades en los electrones de las ondas de choque producidas por el Sol.

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Sin embargo, a partir de 2017, la Voyager 1 comenzó a detectar una firma de plasma débil, pero constante y persistente, fuera de estos eventos energéticos. Llamada “emisión de onda de plasma”, la señal recién detectada es más estrecha que los eventos de oscilación del plasma, y se mantiene estable a aproximadamente 3 kHz con un ancho de banda restringido a 40 Hz. La señal ha persistido durante casi tres años, lo que “corresponde a una distancia recorrida por la nave espacial de aproximadamente 10 au”, que son aproximadamente 1496 millones de kilómetros, según el periódico. La emisión de ondas de plasma, con su ancho de banda estrecho, baja amplitud y persistencia de varios años, “parece ser distinta de los [eventos de oscilación de plasma] generados por ondas de choques”, como escriben los astrónomos en su estudio.

Que la Voyager 1 fuera capaz de detectar este zumbido de baja frecuencia fue inesperado.

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“La señal de estas vibraciones se esconde justo por encima del umbral de ruido del instrumento Voyager 1 Plasma Wave System, por lo que cuando indagamos inicialmente en los datos, no esperábamos encontrar nada parecido”, dijo Ocker. “Esta detección realmente lleva a la Voyager 1 al límite de lo que puede hacer”.

La señal puede ser débil, pero es más fuerte de lo que los científicos pensaban anteriormente. Ese es un resultado emocionante, explicó Ocker. “Encontramos estas vibraciones débiles incluso cuando no hay eyecciones de masa coronal del Sol, lo que significa que ahora somos capaces de medir la frecuencia de estas vibraciones y, por lo tanto, la densidad del plasma, cuando queramos”, dijo.

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Al muestrear directamente las propiedades del espacio interestelar, los astrónomos pueden “aprender mucho sobre cómo nuestra heliosfera se forma y es moldeada por el medio interestelar y qué implicaciones tiene para las condiciones dentro de la heliosfera”, agregó Ocker.

Las mediciones de la densidad del plasma a lo largo de la trayectoria de la Voyager pueden arrojar nuevos datos sobre el entorno estelar del sistema solar. “El sistema solar en realidad se está moviendo a través del espacio interestelar, y la Voyager 1 viaja en una dirección similar a la del Sol, por lo que en cierto sentido la Voyager 1 está explorando las condiciones del medio interestelar que tenemos delante”, dijo Ocker.

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La nueva investigación ahora plantea algunas preguntas importantes, como la fuente física de estas emisiones de plasma extremadamente débiles y constantes y por qué el equipo solo pudo detectar estas vibraciones a partir de 2017. Se espera que la misión Voyager 1 dure varios años más, lo que seguramente ayude. Dicho esto, Ocker espera una futura misión interestelar, una que “podría medir continuamente la densidad del espacio con una precisión aún mayor que la Voyager”.

Afortunadamente, un proyecto de este tipo ya está en proceso. Es sorprendente admitirlo, pero nuestra especie ahora tiene presencia en el reino interestelar.