Há um ano, em 5 de novembro de 2018, a Voyager 2 da NASA tornou-se a segunda nave espacial da história a deixar a heliosfera – a bolha protetora de partículas e campos magnéticos criados pelo nosso Sol. A uma distância de cerca de 18 bilhões de quilômetros da Terra – bem além da órbita de Plutão – a Voyager 2 havia entrado no espaço interestelar, ou na região interestelar. Hoje, cinco novos artigos de pesquisa na revista Nature Astronomy descrevem o que os cientistas observaram durante e desde a travessia histórica da Voyager 2.

Cada artigo detalha os resultados de um dos cinco instrumentos de ciência operacional da Voyager 2: um sensor de campo magnético, dois instrumentos para detectar partículas energéticas em diferentes faixas de energia e dois instrumentos para estudar o plasma (um gás composto de partículas carregadas). Em conjunto, as descobertas ajudam a pintar um quadro dessa linha costeira cósmica, onde o ambiente criado pelo nosso Sol termina e o vasto oceano do espaço interestelar começa.

A heliosfera do Sol é como um navio navegando pelo espaço interestelar. Tanto a heliosfera quanto o espaço interestelar estão cheios de plasma, um gás que teve alguns de seus átomos despojados de seus elétrons. O plasma dentro da heliosfera é quente e esparso, enquanto o plasma no espaço interestelar é mais frio e mais denso. O espaço entre as estrelas também contém raios cósmicos, ou partículas aceleradas por estrelas explosivas. A Voyager 1 descobriu que a heliosfera protege a Terra e os outros planetas de mais de 70% dessa radiação.

Quando a Voyager 2 saiu da heliosfera no ano passado, os cientistas anunciaram que seus dois detectores de partículas energéticas notaram mudanças dramáticas: a taxa de partículas heliosféricas detectadas pelos instrumentos despencou, enquanto a taxa de raios cósmicos (que tipicamente têm energias mais altas do que as partículas heliosféricas) aumentou dramaticamente e permaneceu alta. As mudanças confirmaram que a sonda havia entrado em uma nova região do espaço.

Antes da Voyager 1 chegar à borda da heliosfera em 2012, os cientistas não sabiam exatamente a que distância estava essa fronteira do Sol. As duas sondas saíram da heliosfera em locais diferentes e também em momentos diferentes no ciclo solar de repetição constante, de aproximadamente 11 anos, ao longo do qual o Sol passa por um período de alta e baixa atividade. Os cientistas esperavam que a borda da heliosfera, chamada de heliopausa, pudesse se mover à medida que a atividade do Sol mudasse, como se fosse um pulmão se expandindo e contraindo com a respiração. Isto era consistente com o fato de que as duas sondas encontraram a heliopausa a distâncias diferentes do Sol.

Os novos artigos agora confirmam que a Voyager 2 ainda não está no espaço interestelar intacto: Tal como a sua irmã gémea, a Voyager 1, a Voyager 2 parece estar numa região de transição perturbada para lá da heliosfera.

“As sondas Voyager estão nos mostrando como nosso Sol interage com as coisas que preenchem a maior parte do espaço entre as estrelas da galáxia Via Láctea”, disse Ed Stone, cientista de projetos da Voyager e professor de física da Caltech. “Sem esses novos dados da Voyager 2, não saberíamos se o que estávamos vendo com a Voyager 1 era característico de toda a heliosfera ou específico apenas para o local e tempo em que ela cruzou.

Forçando o plasma

As duas naves espaciais Voyager confirmaram agora que o plasma no espaço interestelar local é significativamente mais denso do que o plasma dentro da heliosfera, como os cientistas esperavam. A Voyager 2 agora também mediu a temperatura do plasma no espaço interestelar próximo e confirmou que ele é mais frio do que o plasma dentro da heliosfera.

Em 2012, a Voyager 1 observou uma densidade de plasma ligeiramente maior do que o esperado fora da heliosfera, indicando que o plasma está sendo um pouco comprimido. A Voyager 2 observou que o plasma fora da heliosfera está ligeiramente mais quente do que o esperado, o que também poderia indicar que está a ser comprimido. (O plasma exterior é ainda mais frio do que o plasma interior.) A Voyager 2 também observou um ligeiro aumento na densidade do plasma imediatamente antes de sair da heliosfera, indicando que o plasma está comprimido à volta da borda interior da bolha. Mas os cientistas ainda não entendem completamente o que está causando a compressão em ambos os lados.

Partículas que vazam

Se a heliosfera é como um navio navegando pelo espaço interestelar, parece que o casco está um pouco vazado. Um dos instrumentos de partículas da Voyager mostrou que um trickle de partículas de dentro da heliosfera está deslizando através da fronteira e para o espaço interestelar. A Voyager 1 saiu perto da própria “frente” da heliosfera, em relação ao movimento da bolha pelo espaço. A Voyager 2, por outro lado, está localizada mais perto do flanco, e esta região parece ser mais porosa do que a região onde a Voyager 1 está localizada.

Mistério do campo magnético

Uma observação do instrumento de campo magnético da Voyager 2 confirma um resultado surpreendente da Voyager 1: O campo magnético na região logo após a heliopausa é paralelo ao campo magnético dentro da heliosfera. Com a Voyager 1, os cientistas tinham apenas uma amostra desses campos magnéticos e não podiam dizer com certeza se o alinhamento aparente era característico de toda a região exterior ou apenas uma coincidência. As observações do magnetômetro da Voyager 2 confirmam o achado da Voyager 1 e indicam que os dois campos se alinham, de acordo com Stone.

As sondas Voyager foram lançadas em 1978, e ambas voaram por Júpiter e Saturno. A Voyager 2 mudou de rumo em Saturno para voar por Urano e Netuno, realizando os únicos flybys (vôos próximos) desses planetas na história. As sondas Voyager completaram a sua Grande Viagem pelos planetas e iniciaram a sua Missão Interstelar para atingir a heliopausa em 1989. A Voyager 1, a mais rápida das duas sondas, está atualmente a mais de 22 bilhões de quilômetros do Sol, enquanto a Voyager 2 está a 18,2 bilhões de quilômetros do Sol. A luz leva cerca de 16,5 horas para viajar da Voyager 2 para a Terra. Em comparação, a luz que viaja do Sol leva cerca de oito minutos para chegar à Terra.

FONTE / NASA

Plasma densities near and beyond the heliopause from the Voyager 1 and 2 plasma wave instruments, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0929-2 , https://nature.com/articles/s41550-019-0918-5

Cosmic ray measurements from Voyager 2 as it crossed into interstellar space, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0928-3 , https://nature.com/articles/s41550-019-0928-3

Voyager 2 plasma observations of the heliopause and interstellar medium, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0929-2 , https://nature.com/articles/s41550-019-0929-2

Magnetic field and particle measurements made by Voyager 2 at and near the heliopause, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0929-2 , https://nature.com/articles/s41550-019-0920-y

Energetic charged particle measurements from Voyager 2 at the heliopause and beyond, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0929-2 , https://nature.com/articles/s41550-019-0927-4