Écoutez les sons effrayants de l’espace interstellaire capturés par le Voyager de la NASA

Illustration représentant l’un des deux vaisseaux spatiaux Voyager de la NASA. Les voyageurs sont tous entrés dans l’espace interstellaire, ou l’espace en dehors de notre héliosphère. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Alors que Voyager 1 de la NASA explore l’espace interstellaire, les mesures de son intensité créent des vagues

Dans le groupe dispersé d’atomes qui remplissent l’espace interstellaire, Voyager 1 a mesuré une série d’ondes à action prolongée car il ne détectait auparavant que des explosions sporadiques.

Jusqu’à récemment, chaque vaisseau spatial de l’histoire avait fait toutes ses mesures à l’intérieur de notre héliosphère, la bulle magnétique que notre soleil gonfle. Mais le 25 août 2012, NASAVoyager 1 a changé cela. En franchissant les limites de l’héliosphère, il est devenu le premier objet artificiel à pénétrer – et à mesurer – l’espace interstellaire. Maintenant huit ans après le début de son voyage interstellaire, écouter attentivement les données de Voyager 1 a suscité de nouvelles connaissances sur ce à quoi ces limites pourraient ressembler.

Si notre héliosphère est un navire naviguant dans les eaux interstellaires, Voyager 1 est un radeau de sauvetage qui vient d’être largué du pont, qui est conçu pour scanner les courants. À l’heure actuelle, toute eau agitée que vous ressentez provient principalement de l’héliosphère. Mais au-delà de cela, vous ressentirez les mouvements provenant de sources plus profondes dans l’univers. En fin de compte, l’existence de notre héliosphère disparaîtra entièrement de ses mesures.

Voyager 2 près de l'espace interstellaire

Ce dessin d’octobre 20218 montre la position des sondes Voyager 1 et Voyager 2 par rapport à l’héliosphère, une bulle protectrice créée par le Soleil s’étendant au-delà de l’orbite de Pluton. Voyager 1 a traversé l’héliosphère, ou le bord de l’héliosphère, en 2012. Voyager 2 est toujours dans l’héliosphère, ou la partie extérieure de l’héliosphère. (Agence de la NASA Le vaisseau spatial Voyager 2 est entré dans l’espace interstellaire en novembre 2018Crédits: NASA / JPL-Caltech

“Nous avons quelques idées sur la distance qu’il faudra au Voyager pour commencer à voir plus d’eau pure entre les étoiles, pour ainsi dire”, a déclaré Stella Ocker, PhD. Un étudiant à l’Université Cornell à Ithaca, New York, et un nouveau membre de l’équipe Voyager. “Mais nous ne savons pas vraiment quand nous en arriverons là.”

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La nouvelle étude OCR, publiée lundi dans Astronomie naturelle, Montre ce qui pourrait être la première mesure continue de la densité de matière dans l’espace interstellaire. “Cette découverte nous offre une nouvelle façon de mesurer la densité de l’espace interstellaire et nous ouvre une nouvelle voie pour explorer la structure du milieu interstellaire très proche”, a déclaré Oker.


Le vaisseau spatial Voyager 1 de la NASA a capturé les sons de l’espace interstellaire. Voyager 1 plasma L’instrument à ondes a détecté des vibrations de plasma interstellaire dense, ou gaz ionisé, d’octobre à novembre 2012 et d’avril à mai 2013. Crédit: NASA /Laboratoire de propulsion à réactionCaltech

Quand on photographie des objets interstellaires – ce que les astronomes appellent le «milieu interstellaire», une soupe diffuse de particules et de rayonnement – on peut réinventer un environnement calme, silencieux et calme. Ce serait une erreur.

«J’ai utilisé l’expression« milieu interstellaire silencieux »- mais vous pouvez trouver de nombreux endroits qui ne sont pas particulièrement calmes, a déclaré Jim Cordes, physicien de Cornell et co-auteur de l’article.

Comme l’océan, le milieu interstellaire est rempli de vagues turbulentes. Le plus grand d’entre eux provient de la rotation de notre galaxie, car l’espace lui-même se répand et montre des ondulations sur des dizaines d’années-lumière. Des vagues plus petites (bien que toujours géantes) explosent des explosions de supernova, s’étendant sur des milliards de kilomètres d’un sommet à l’autre. Habituellement, les plus petites ondulations de notre soleil, les éruptions solaires envoient des ondes de choc à travers l’espace qui pénètrent dans l’héliosphère.

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Ces vagues déferlantes révèlent des indices sur la densité du milieu interstellaire – une valeur qui influence notre compréhension de la forme de l’héliosphère, de la formation des étoiles et même de notre emplacement dans la galaxie. Lorsque ces ondes rebondissent dans l’espace, elles font vibrer les électrons qui les entourent, qui sonnent à des fréquences distinctes en fonction de leur empilement. Plus le ton de cette résonance est élevé, plus la densité électronique est élevée. Le sous-système d’onde plasma Voyager 1 – qui comprend deux antennes «oreille de lapin» faisant saillie à 30 pieds (10 mètres) derrière le vaisseau spatial – est conçu pour entendre cette résonance.

Instrumentation de l'engin spatial Voyager 2

Une illustration d’un vaisseau spatial Voyager de la NASA montrant les antennes utilisées par le sous-système d’onde plasma et d’autres instruments. Crédit: NASA / JPL-Caltech

En novembre 2012, trois mois après avoir quitté l’atmosphère du soleil, Voyager 1 a entendu pour la première fois des sons interstellaires (voir vidéo ci-dessus). Six mois plus tard, un autre «sifflet» est apparu – cette fois de plus en plus fort. Le milieu interstellaire semble devenir plus épais et plus rapide.

Ces sirènes momentanées continuent à intervalles irréguliers dans les données du Voyager d’aujourd’hui. C’est un excellent moyen d’étudier les densités du milieu interstellaire, mais cela demande un peu de patience.

“Ils ne sont vus qu’une fois par an, donc la dépendance à ces types d’événements épisodiques signifie que notre carte de la densité de l’espace interstellaire était plutôt clairsemée”, a déclaré Oker.

Ocker a entrepris de trouver une mesure continue de la densité du milieu interstellaire pour combler les lacunes – une mesure qui ne dépend pas des ondes de choc accidentelles se propageant à partir du Soleil. Après avoir filtré les données du Voyager 1 et recherché des signaux faibles mais cohérents, j’ai trouvé un candidat prometteur. Il a commencé à reprendre à la mi-2017, à peu près au moment d’un autre coup de sifflet.

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“C’est en fait un ton”, a déclaré Oker. “Au fil du temps, nous entendons ce changement – mais la façon dont la fréquence se déplace nous indique comment la densité change.”

Événements d'oscillation de plasma

Les événements d’oscillation de plasma faibles mais semi-continus – visibles sous la forme d’une fine ligne rouge dans ce graphique / tk – corrèlent les événements les plus forts dans les données du sous-système d’ondes de plasma dans Voyager 1. L’image alterne entre les graphiques montrant uniquement des signaux forts (fond bleu) et filtrés données montrant des signaux plus faibles. Crédit: NASA / JPL-Caltech / Stella Ocker

Oker appelle le nouveau signal une émission d’ondes de plasma, et il semble également suivre la densité de l’espace interstellaire. Lorsque des bips soudains apparaissent dans les données, la tonalité d’émission augmente et diminue avec elle. Le signal est également similaire à celui observé dans la haute atmosphère terrestre, connue pour y suivre la densité électronique.

«C’est vraiment excitant, car nous sommes en mesure d’échantillonner régulièrement la densité sur une très longue étendue d’espace, qui est la plus longue étendue d’espace que nous ayons eue jusqu’à présent», a déclaré Oker. “Cela nous fournit la carte la plus complète de la densité et du milieu interstellaire tel que vu par Voyager.”

Sur la base du signal, la densité électronique autour de Voyager 1 a commencé à augmenter en 2013 et a atteint ses niveaux actuels vers la mi-2015, avec une densité multipliée par 40. Le vaisseau spatial semble être dans une plage de densité similaire, avec quelques fluctuations, avec l’ensemble de données complet qu’ils ont analysé qui s’est terminé au début de 2020.

Ocker et ses collègues tentent actuellement de développer un modèle physique de la façon dont l’émission d’ondes de plasma est produite qui sera la clé pour l’expliquer. Pendant ce temps, le sous-système d’onde plasma de Voyager 1 continue d’envoyer des données de plus en plus loin de chez nous, car chaque nouvelle découverte a le pouvoir de réinventer notre maison dans l’univers.

Pour plus d’informations sur cette recherche, lisez In The Emptiness of Space. À 14 milliards de kilomètres de là, Voyager 1 découvre les «soucis» des ondes de plasma.

La référence: «Continuous Plasma Waves in Interstellar Space Detected by Voyager 1» Écrit par Stella Koch-Acker, James M Cordes, Shami Chatterjee, Donald A. Gernet, William S. Astronomie naturelle.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01363-7

Le vaisseau spatial Voyager a été construit par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui continue à exploiter les deux. Le Jet Propulsion Laboratory est une division du California Institute of Technology de Pasadena. Les missions Voyager font partie de l’observatoire du système héliophysique de la NASA, parrainé par le Département de physique solaire de la Direction des missions scientifiques à Washington.

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