Was Raumsonden außerhalb des Sonnensystems entdeckt haben

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Im November 2018 überquerte Voyager 2 nach einer 41-jährigen Reise die Grenze, jenseits derer der Einfluss der Sonne endet, und trat in den interstellaren Raum ein. Aber die Mission der kleinen Sonde ist noch nicht abgeschlossen - sie macht weiterhin erstaunliche Entdeckungen.

Im Jahr 2020 entdeckte Voyager 2 etwas Erstaunliches: Die Raumdichte nimmt mit der Entfernung von der Sonne zu.

Ähnliche Indikatoren wurden von Voyager 1 zur Erde übertragen, die 2012 in den interstellaren Raum eintrat. Die Daten zeigten, dass die Dichtezunahme ein Merkmal des interstellaren Mediums sein könnte.

Das Sonnensystem hat mehrere Grenzen, von denen eine, die sogenannte Heliopause, durch den Sonnenwind bzw. durch dessen deutliche Abschwächung bestimmt wird. Der Raum innerhalb der Heliopause ist die Heliosphäre und der Raum außerhalb ist das interstellare Medium. Aber die Heliosphäre ist nicht rund. Es sieht eher aus wie ein Oval, bei dem sich das Sonnensystem an der Vorderkante befindet und sich dahinter eine Art Schweif erstreckt.

Beide Voyager überquerten die Heliopause an der Vorderkante, jedoch mit einem Unterschied von 67 Grad heliographischer Breite und 43 Grad Länge.

Der interstellare Raum wird normalerweise als Vakuum betrachtet, aber das ist nicht ganz richtig. Die Dichte der Materie ist extrem gering, aber sie existiert noch. Im Sonnensystem hat der Sonnenwind eine durchschnittliche Dichte von Protonen und Elektronen von 3 bis 10 Teilchen pro Kubikzentimeter, die jedoch umso geringer ist, je weiter von der Sonne entfernt.

Die durchschnittliche Elektronenkonzentration im interstellaren Raum der Milchstraße wird auf etwa 0,037 Teilchen pro Kubikzentimeter geschätzt. Und die Plasmadichte in der äußeren Heliosphäre erreicht etwa 0,002 Elektronen pro Kubikzentimeter. Als die Voyager-Sonden die Heliopause überquerten, zeichneten ihre Instrumente die Elektronendichte des Plasmas durch Plasmaschwingungen auf.

Voyager 1 überquerte die Heliopause am 25. August 2012 in einer Entfernung von 121,6 astronomischen Einheiten von der Erde (das ist das 121,6-fache der Entfernung von der Erde zur Sonne - etwa 18,1 Milliarden km). Als er am 23. Oktober 2013 in einer Entfernung von 122,6 astronomischen Einheiten (18,3 Milliarden km) die Plasmaschwingungen nach dem Überqueren der Heliopause zum ersten Mal maß, fand er die Plasmadichte bei 0,055 Elektronen pro Kubikzentimeter.

Nach weiteren 20 astronomischen Einheiten (2,9 Milliarden Kilometer) meldete Voyager 1 eine Zunahme der Dichte des interstellaren Raums auf 0,13 Elektronen pro Kubikzentimeter.

Voyager 2 überquerte die Heliopause am 5. November 2018 in einer Entfernung von 119 astronomischen Einheiten (17,8 Milliarden Kilometer. Am 30. Januar 2019 maß sie Plasmaschwingungen in einer Entfernung von 119,7 astronomischen Einheiten (17,9 Milliarden Kilometer) und stellte fest, dass die Dichte beträgt 0,039 Elektronen pro Kubikzentimeter.

Im Juni 2019 zeigten die Geräte von Voyager 2 einen starken Anstieg der Dichte auf etwa 12 Elektronen pro Kubikzentimeter in einer Entfernung von 124,2 AE (18,5 Milliarden Kilometer).

Was hat die Zunahme der Raumdichte verursacht? Eine Theorie besagt, dass die Kraftlinien des interstellaren Magnetfelds mit der Entfernung von der Heliopause stärker werden. Dies kann zu einer Instabilität des elektromagnetischen Ionenzyklotrons führen. Voyager 2 hat nach Überschreiten der Heliopause eine Zunahme des Magnetfelds festgestellt.

Eine andere Theorie besagt, dass sich das vom interstellaren Wind weggetragene Material in der Heliopause verlangsamen und eine Art Pfropfen bilden sollte, wie das 2018 von der New Horizons-Sonde entdeckte schwache ultraviolette Leuchten durch die Ansammlung von neutralem Wasserstoff in der Heliopause zeigt.