- Die NASA-Sonde Voyager 2 sendete vor fast einem Jahr, als sie in den interstellaren Raum eindrang, noch nie dagewesene Daten zurück.
- Die Daten deuten auf das Vorhandensein von bisher unbekannten Grenzschichten jenseits des Randes unseres Sonnensystems hin – das Gebiet, das als Heliopause bekannt ist.
- Wissenschaftler hoffen, neue Missionen in den interstellaren Raum zu starten, um dieses Rätsel und andere Geheimnisse der Voyager-Mission untersuchen zu können.
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Die NASA-Sonde Voyager 2 verließ unser Sonnensystem vor fast einem Jahr und wurde damit zur zweiten Raumsonde, die jemals in den interstellaren Raum eindrang.
Sie folgte sechs Jahre nach ihrer Schwestersonde Voyager 1, die 2012 die Grenzen des Sonnensystems erreichte. Doch ein Plasmamessinstrument auf Voyager 1 war beschädigt worden, so dass die Sonde keine entscheidenden Daten über den Übergang von unserem Sonnensystem in den interstellaren Raum sammeln konnte.
Voyager 2, die das Sonnensystem mit intakten Instrumenten verließ, vervollständigte den Datensatz. Die Wissenschaftler teilten ihre Ergebnisse erstmals am Montag in fünf Artikeln mit, die in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurden.
Die Analysen deuten darauf hin, dass es mysteriöse zusätzliche Schichten zwischen der Blase unseres Sonnensystems und dem interstellaren Raum gibt. Voyager 2 entdeckte Sonnenwinde – Ströme von geladenen Gasteilchen, die von der Sonne stammen -, die aus dem Sonnensystem austreten. Gleich hinter dem Rand des Sonnensystems interagieren diese Sonnenwinde mit interstellaren Winden: Gas, Staub und geladene Teilchen, die von Supernova-Explosionen vor Millionen von Jahren durch den Weltraum strömen.
„Material aus der Sonnenblase trat nach außen aus, stromaufwärts in die Galaxie in Entfernungen von bis zu einer Milliarde Meilen“, sagte Tom Krimigis, ein Physiker, der eine der Arbeiten verfasst hat, in einem Telefonat mit Reportern.
Die neuen Grenzschichten deuten darauf hin, dass es beim Übergang von unserer Sonnenblase in den jenseitigen Raum Stadien gibt, die die Wissenschaftler bisher nicht verstanden haben.
- Der Ort, an dem Sonnen- und interstellare Winde interagieren
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Der Ort, an dem Sonnen- und interstellare Winde interagieren
Am 5. November 2018 verließ Voyager 2 die sogenannte „Heliosphäre“, eine riesige Blase aus geladenen Teilchen, die von der Sonne ausgeht und unser Sonnensystem umhüllt. Dabei durchquerte die Sonde einen Grenzbereich, der als „Heliopause“ bezeichnet wird. In diesem Bereich, dem Rand der Blase unseres Sonnensystems, treffen die Sonnenwinde auf einen interstellaren Windstrom und falten sich auf sich selbst zurück.
Die beiden Raumsonden benötigten weniger als einen Tag, um die gesamte Heliopause zu durchqueren. Die Zwillingssonden durchqueren jetzt eine Region, die als „Bugschock“ bekannt ist, wo das Plasma des interstellaren Raums um die Heliosphäre herumfließt, ähnlich wie Wasser um den Bug eines sich bewegenden Schiffes.
Beide Voyager-Sonden maßen Veränderungen in der Intensität der kosmischen Strahlung beim Durchqueren der Heliopause sowie den Übergang zwischen den Magnetfeldern innerhalb und außerhalb der Blase.
Da der Übergang von unserem Sonnensystem in den Weltraum jedoch zu einem großen Teil durch Veränderungen des Plasmas (ein heißes ionisiertes Gas, das der häufigste Zustand der Materie im Universum ist) gekennzeichnet ist, hatte das beschädigte Instrument von Voyager 1 Schwierigkeiten, dies zu messen.
Nun deuten die neuen Messungen von Voyager 2 darauf hin, dass die Grenzen zwischen unserem Sonnensystem und dem interstellaren Raum möglicherweise nicht so einfach sind, wie Wissenschaftler einst dachten.
Die Daten deuten darauf hin, dass es eine bisher unbekannte Grenzschicht gleich hinter der Heliopause gibt. In diesem Bereich treten Sonnenwinde in den Weltraum aus und interagieren mit interstellaren Winden. Die Intensität der kosmischen Strahlung betrug dort nur 90 % ihrer Intensität weiter draußen.
„Es scheint eine Region direkt außerhalb der Heliopause zu geben, wo wir immer noch verbunden sind – es gibt immer noch eine Verbindung zurück ins Innere“, sagte Edward Stone, ein Physiker, der seit 1972 an den Voyager-Missionen mitgearbeitet hat, in dem Aufruf.
Andere Ergebnisse der neuen Analysen zeigen auch eine komplizierte Beziehung zwischen dem interstellaren Raum und unserem Sonnensystem an seinen Rändern.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass es jenseits der mysteriösen, neu identifizierten Schicht eine weitere, viel dickere Grenzschicht gibt, in der interstellares Plasma über die Heliopause fließt. Dort steigt die Dichte des Plasmas in einer Region, die sich über Milliarden von Kilometern erstreckt, um den Faktor 20 oder mehr an. Dies deutet darauf hin, dass etwas das Plasma außerhalb der Heliosphäre komprimiert, aber die Wissenschaftler wissen nicht, was.
„Das ist derzeit ein Rätsel“, sagte Don Gurnett, ein Astrophysiker, der eine der fünf Arbeiten verfasst hat, in der Aufforderung.
Die neuen Ergebnisse zeigen außerdem, dass Voyager 2 im Vergleich zu Voyager 1 einen viel sanfteren Übergang von der Heliopause zu einem starken neuen Magnetfeld jenseits des Sonnensystems erlebt.
„Das bleibt ein Rätsel“, sagte Krimigis.
Die Wissenschaftler hoffen, diese Grenzen in den nächsten fünf Jahren weiter zu untersuchen, bevor den Voyager-Sonden der Treibstoff ausgeht.
„Die Heliopause ist ein Hindernis für den interstellaren Fluss“, fügte Stone hinzu. „Wir wollen diese komplexe Wechselwirkung so gut wie möglich verstehen.“
5 weitere Jahre Voyager-Daten
Die NASA startete die Voyager-Sonden im Jahr 1977. Voyager 2 startete zwei Wochen vor Voyager 1 auf einem speziellen Kurs zur Erkundung von Uranus und Neptun. Sie ist bis heute die einzige Raumsonde, die diese Planeten besucht hat.
Der Umweg bedeutete, dass Voyager 2 den interstellaren Raum sechs Jahre nach Voyager 1 erreichte. Sie ist nun die am längsten laufende Mission der NASA.
„Als die beiden Voyager-Sonden gestartet wurden, war das Raumfahrtzeitalter gerade einmal 20 Jahre alt, so dass man damals kaum wissen konnte, dass irgendetwas mehr als 40 Jahre dauern könnte“, sagte Krimigis.
Jetzt, so sagte er, erwarten die Wissenschaftler, dass sie noch etwa fünf Jahre lang Daten von den Sonden erhalten, während sie weiter in den interstellaren Raum vordringen. Das Team hofft, dass die Voyagers den weit entfernten Punkt erreichen, an dem der Weltraum von der Heliosphäre ungestört ist, bevor ihnen der Treibstoff ausgeht.
Nach dem Tod der Raumsonden werden sie weiter durch den Weltraum driften. Für den Fall, dass Außerirdische sie jemals finden, enthält jede Voyager-Sonde eine goldene Schallplatte mit Tönen, Bildern und anderen Informationen über das Leben auf der Erde.
In Zukunft wollen die Forscher weitere Sonden in verschiedene Richtungen zu den Rändern unseres Sonnensystems schicken, um diese Grenzschichten genauer zu untersuchen.
„Wir brauchen unbedingt mehr Daten. Hier ist eine ganze Blase, und wir haben sie nur an zwei Punkten durchquert“, sagte Krimigis. „Zwei Beispiele sind nicht genug.“