La sonda espacial Voyager de la NASA puede estar a miles de millones de kilómetros de distancia y tener más de 40 años, pero aún están haciendo descubrimientos importantes, como revela una nueva investigación.
Un estudio publicado hoy en el Astronomical Journal describe una forma completamente nueva de explosión de electrones, un descubrimiento hecho posible por las intrépidas sondas Voyager. Estos estallidos están ocurriendo en el medio interestelar, una región del espacio en la que la densidad de la materia es extremadamente delgada. Como señala el nuevo estudio, algo extraño les está sucediendo a los electrones de los rayos cósmicos que se abren paso a través de esta área remota: están siendo reflejados e impulsados a velocidades extremas mediante el avance de las ondas de choque producidas por el Sol.
Este proceso, en el que las ondas de choque empujan o impulsan partículas, no es nada nuevo. Sin embargo, lo nuevo es que estas explosiones de electrones están apareciendo mucho más adelante del avance de la onda de choque, y que están sucediendo en una región del espacio supuestamente tranquila. El astrofísico Don Gurnett de la Universidad de Iowa, Estados Unidos, fue coautor del estudio.
Lanzadas en 1977, las sondas Voyager 1 y Voyager 2 han realizado un trabajo increíble para el mundo, y todavía permiten realizar un trabajo científico significativo después de tantos años. Pero en lugar de estudiar los volcanes activos en la luna Io de Júpiter o tomar fotos gloriosas de los anillos de Saturno, estas sondas ahora están estudiando las aguas inexploradas más allá de la heliopausa, la zona entre el plasma solar caliente y el medio interestelar más frío en los confines del sistema solar.
La Voyager 1 está actualmente a unos 22.000 millones de kilómetros de distancia, y la Voyager 2 está a 18.800 millones de kilómetros de distancia (las sondas se lanzaron con 16 días de diferencia entre sí, pero fueron enviadas en diferentes trayectorias durante sus respectivas estancias a través del sistema solar). La Voyager 1 cruzó el límite de la heliopausa en 2012 y la Voyager 2 hizo lo mismo en 2018. Actualmente están viajando a través de una región conocida como el medio interestelar muy local (VLISM), según el estudio. Las sondas Voyager son los objetos más distantes creados por humanos.
Algunos pueden objetar el término “medio interestelar” y afirmar que las sondas Voyager todavía están técnicamente dentro del sistema solar, pero Gurnett insiste en que las sondas Voyager están viajando a través del espacio interestelar, que literalmente significa el “medio entre las estrellas”. como explicó por teléfono. “Ganamos ese argumento”, dijo Gurnett, “pero, por supuesto, soy parcial”. La presión del gas en la ubicación de las sondas Voyager, dijo, es igual a la presión del gas que esperaríamos ver en el espacio interestelar. Para él, eso significa que las sondas están dentro del medio interestelar.
En 2012, Gurnett y sus colegas declararon que la Voyager 1 cruzó al espacio interestelar, una afirmación confirmada por la NASA al año siguiente.
Hace años, antes de que las sondas de la NASA entraran en esta región del espacio, “pensamos que podría volverse aburrido, y que nada cambia allí”, dijo Gurnett. “Pero lo que encontramos es que no es tranquilo ni inactivo en absoluto, ¡el medio interestelar tiene cosas importantes que hacer!”
Como mostró una investigación anterior, las ondas de choque estelares viajan hacia esta región del espacio, como resultado de las eyecciones de masa coronal en el Sol. Estos eventos altamente energéticos impulsan gas caliente y energía al espacio, lanzándolos hacia la heliopausa y el medio interestelar a tremendas velocidades. Sin embargo, incluso viajando a más de 1,6 millones de kilómetros por hora, estas ondas de choque tardan más de un año en alcanzar la heliopausa, y otro medio año en llegar a las sondas Voyager, explicó Gurnett. Para tener una idea de cuan lejos están las sondas en este momento, una transmisión Voyager, que viaja a la velocidad de la luz, tarda aproximadamente 20 horas en llegar a la Tierra.
Como describe el nuevo estudio, estas ondas de choque están facilitando el conocimiento de un comportamiento nunca antes visto en el medio interestelar, ráfagas de electrones que aparecen muy por delante de las ondas de choque que avanzan.
“El estudio es único en el sentido de que analiza varias tormentas solares grandes que atraviesan la burbuja que el Sol esculpe en el medio interestelar y se extiende mucho más allá de Plutón”, Herbert Funsten, científico espacial del Laboratorio Nacional de Los Alamos que no está involucrado con el nuevo estudio, explicó a Gizmodo en un correo electrónico. “Las naves espaciales Voyager están en el medio interestelar y, por lo tanto, están mirando hacia la burbuja, y los choques que cruzan el límite de la burbuja, desde el exterior, proporcionando una ubicación de observación única y tranquila que no podemos observar desde el interior de esta burbuja”.
Las sondas Voyager detectaron estos chorros de energía con instrumentos a bordo diseñados para detectar rayos cósmicos (la NASA estaba pensando en el futuro, y este es exactamente el tipo de cosas para las que fueron diseñadas las sondas).
En términos de lo que está sucediendo, los electrones en el VLISM están rebotando y son redirigidos por líneas de campo magnético en el plasma interestelar, o gas ionizado.
“Las líneas de campo magnético en el medio interestelar son casi puramente líneas rectas”, explicó Gurnett. “Detectamos los estallidos de electrones cuando las ondas de choque tocaron por primera vez las líneas del campo magnético que atraviesan la nave espacial Voyager, y ese es el mecanismo. La onda de choque solo toca la línea del campo magnético y hay un salto en el choque, que refleja y energiza algunos de los electrones de los rayos cósmicos”.
De hecho, esta interacción parece acelerar los electrones, empujándolos por delante de la onda de choque que avanza. Los autores del estudio se refieren a este fenómeno como “premoniciones interestelares”. Como resultado, los electrones se mueven alrededor de 670 veces más rápido que las ondas de choque que originalmente los empujaron hacia la heliopausa, lo que significa que están siendo acelerados a velocidades casi relativistas. Gurnett comparó este fenómeno con un juego de ping-pong, en el que la pelota es el electrón y el impacto en el campo magnético es la paleta.
Curiosamente, las sondas también detectaron las propias ondas de choque, que aparecieron entre 13 y 30 días después de los picos de electrones.
“Esto es similar a ver la luz reflejada en la nube de una explosión lejana y escuchar el boom un momento después”, dijo Funsten. “El tiempo que se tarda en ver la nube y escuchar el boom proporciona información importante sobre las propiedades del medio interestelar y las propiedades de la penetración de la onda de choque en el medio interestelar”.
Los astrónomos han descrito ondas de choque que empujan a los electrones en el pasado, pero esas interacciones ocurrieron exactamente en la ubicación de la onda de choque. Aquí, las explosiones de electrones ocurren antes del choque, lo que no se había visto hasta ahora, dijo Gurnett.
“Este es un mecanismo completamente nuevo: el choque acelera los electrones”, dijo. “Pero el choque aún no ha llegado a la sonda espacial, por lo que es un precursor, y por ello lo estamos llamando premonitorio”.
Funsten dijo que estos eventos son raros, pero están proporcionando “pistas tentadoras” sobre los efectos de estos choques en el medio interestelar. Sin embargo, “se necesitarán más datos para comprender mejor estos resultados”, dijo, incluyendo más datos de la Voyager 2, “que no ha estado en el medio interestelar durante mucho tiempo”, así como la próxima misión IMAP de la NASA (Sonda de mapeo interestelar y aceleración), cuyo lanzamiento está programado para 2024.
El nuevo estudio podría mejorar nuestra comprensión de las complejas interacciones entre las ondas de choque y la radiación cósmica, no solo en las afueras de nuestro vecindario estelar, sino también alrededor de otras estrellas, incluyendo aquellas en explosión. Estos hallazgos también podrían arrojar nueva información sobre los tipos de exposiciones que los astronautas deben esperar mientras trabajan en el espacio.
Sondas Voyager, si están leyendo esto: son increíbles; sigan haciendo ese gran trabajo que hacen.