استمع إلى الأصوات المخيفة للمجرة التي التقطتها فوييجر التابعة لناسا

بينما تقوم فوييجر 1 من ناسا باستطلاع فضاء المجرة ، فإن قياسات كثافتها تخلق موجات

في مجموعة الذرات المتناثرة التي تملأ المجرة ، قاس فوييجر 1 موجات متسلسلة طويلة المدى حيث تم اكتشاف الانفجارات المنتشرة سابقًا فقط.

حتى وقت قريب ، كانت كل مركبة فضائية في التاريخ تقوم بكل قياساتها داخل غلافنا الشمسي ، الفقاعة المغناطيسية التي أثيرت بفعل شمسنا. ولكن في 25 آب (أغسطس) 2012 ، ناساغيرت فوييجر 1 ذلك. عندما عبرت حدود الغلاف الشمسي ، أصبحت أول جسم من صنع الإنسان يتم قياسه – المجرة. الآن بعد ثماني سنوات من مجرتهم ، الاستماع عن كثب إلى بيانات Voyager 1 يجلب رؤى جديدة حول ماهية تلك الحدود.

إذا كان الغلاف الشمسي لدينا عبارة عن مجرة ​​مبحرة ، فإن فوييجر 1 عبارة عن طوف نجاة تم إسقاطه من سطح السفينة ، وهو مصمم لدراسة التيارات. في الوقت الحالي ، ستأتي أي مياه قاسية في الغالب من الغلاف الجوي للشمس. ولكن من بعيد ، ستشعر بالإثارة القادمة من مصادر عميقة في الكون. في النهاية ، سوف يتلاشى وجود الغلاف الشمسي تمامًا من قياساته.

يُظهر هذا الرسم من أكتوبر 20218 حالة مسبار فوييجر 1 وفوييجر 2 المرتبطين بالغلاف الشمسي ، وهي فقاعة واقية أنشأتها الشمس ، تمتد إلى ما وراء مدار بلوتو. عبرت فوييجر 1 الغلاف الشمسي أو الغلاف الشمسي في عام 2012. فوييجر 2 لا تزال على لوح الشمس ، أو الجزء الخارجي من الغلاف الجوي للشمس. (من وكالة ناسا دخلت المركبة الفضائية فوييجر 2 فضاء المجرة في نوفمبر 2018.) الائتمان: NASA / JBL-Caltech

قالت ستيلا أوكر ، دكتوراه: “لدينا بعض الأفكار حول المدى الذي تستغرقه فوييجر حتى تبدأ في رؤية المزيد من مياه المجرة النقية ، لذا فلنتحدث”. طالب في جامعة كورنيل في إيثاكا ، نيويورك وعضو جديد في فريق فوييجر. لكننا لا نعرف تماما متى سنصل إلى هذا المستوى ».

صدرت دراسة أوكر الجديدة يوم الإثنين علم الفلك الطبيعي، وهو أول قياس مستمر لكثافة جسم ما في الفضاء المجري. قال أوكر: “يمنحنا هذا الاكتشاف طريقة جديدة لقياس كثافة الفضاء المجري ، ويفتح مسارًا جديدًا بالكامل لاستكشاف بنية المجرات القريبة”.

https://www.youtube.com/watch؟v=0dSlb3as9J0
التقطت المركبة الفضائية فوييجر 1 التابعة لناسا هذه الأصوات من المجرة. فوييجر 1s بلازما أداة أكتوبر تكتشف أداة الموجة اهتزازات بلازما المجرة الكثيفة أو الغاز المتأين من نوفمبر 2012 إلى أبريل إلى مايو 2013. الائتمان: ناسا /ج.-كولتيك

عندما يلتقط المرء الأشياء بين النجوم – يسميها علماء الفلك “الوسط المجري” ، حساء الجسيمات الهائل والإشعاع – يمكن للمرء أن يعيد النظر في الجو الهادئ والهادئ والهادئ. سيكون ذلك خطأ.

قال جيم كورتيس ، عالم الفيزياء الفلكية في كورنيل والمؤلف المشارك للورقة البحثية: “لقد استخدمت عبارة” وسط بين النجوم “- ولكن يمكنك العثور على العديد من الأماكن غير الفسيحة بشكل خاص”.

المجرة مثل المحيط ، مليئة بالأمواج المضطربة. أكبر مساحة من مدار مجرتنا ، الفضاء يلطخ نفسه ، ويقدم قواعد على مدى عشرات الآلاف من السنين الضوئية. تندلع موجات صغيرة (لكنها هائلة) من انفجارات المستعر الأعظم ، وتمتد بلايين الأميال من التلال إلى التلال. عادةً ما تأتي الموجات الصغيرة جدًا من شمسنا لأن التوهجات الشمسية ترسل موجات صدمية إلى الفضاء تخترق بطانة الغلاف الشمسي.

تكشف هذه الموجات المتلاطمة عن أدلة حول كثافة الوسائط المجرية – وهي قيمة تؤثر على فهمنا لشكل الغلاف الشمسي ، وكيف تتشكل النجوم ، وموقعنا في المجرة. عندما يتردد صدى هذه الموجات في الفضاء ، فإنها تهتز الإلكترونات من حولها ، وتصدر أصواتًا بترددات مميزة اعتمادًا على كيفية ازدحامها معًا. كلما زادت نغمة الحلقة ، زادت كثافة الإلكترون. تم تصميم النظام الفرعي لموجة البلازما في فوييجر 1 – هوائيان “أذن الأرنب” يبرزان على بعد 30 قدمًا (10 أمتار) خلف المركبة الفضائية – لسماع هذا الصوت.

وصف المركبة الفضائية فوييجر التابعة لناسا والتي تُظهر الهوائيات المستخدمة بواسطة النظام الفرعي لموجة البلازما وغيرها من الأدوات. الائتمان: NASA / JBL-Caltech

في نوفمبر 2012 ، بعد ثلاثة أشهر من مغادرته لهايوسفير ، سمع فوييجر 1 المجرات لأول مرة (انظر الفيديو أعلاه). بعد ستة أشهر ، ظهرت “صافرة” أخرى – هذه المرة بصوت أعلى وأعلى. ظهرت المجرة أكثر سمكا وأسرع.

تستمر هذه الصفارات اللحظية على فترات عشوائية في بيانات Voyager اليوم. إنها طريقة رائعة لدراسة كثافة المجرة ، لكن الأمر يتطلب القليل من الصبر.

قال أوكر: “إنها تظهر مرة واحدة فقط في العام ، لذا فإن الاعتماد على هذه الأنواع من الأحداث المحظوظة كان نوعًا من تشتت كثافة الفضاء المجري”.

شرع أوكيف في العثور على المستوى الجاري لكثافة المجرة المتوسطة لملء الفجوات – وليس اعتمادًا على الصدمات العرضية التي تنتشر من الشمس. بعد تصفية بيانات Voyager 1 ، أثناء البحث عن إشارات ضعيفة ولكنها مستقرة ، وجد مرشحًا واعدًا. بدأت في الارتفاع في منتصف عام 2017 ، في وقت صافرة أخرى.

قال أوكر: “إنها نغمة تقريبًا”. “بمرور الوقت ، نسمعها تتغير – ولكن الطريقة التي يتحرك بها التردد تخبرنا كيف تتغير الكثافة.”

تدمج أحداث تذبذب البلازما الضعيفة ولكن المستمرة تقريبًا – المرئية كخط أحمر رفيع في هذا الرسم / DK – الأحداث القوية في بيانات النظام الفرعي لموجة البلازما في Voyager 1. تنتقل الصورة بين الخرائط التي تظهر إشارات قوية فقط (خلفية زرقاء) والبيانات المصفاة التي تظهر إشارات ضعيفة فقط. الائتمان: NASA / JBL-Caltech / Stella Ocker

يطلق أوكر على إشارة انبعاث موجات البلازما الجديدة ، والتي يبدو أنها تراقب أيضًا كثافة فضاء المجرة. عندما تظهر صافرة مفاجئة في البيانات ، ترتفع نغمة الانبعاث وتنخفض معها. تشبه الإشارة تلك الموجودة في الغلاف الجوي العلوي للأرض ، والتي تراقب كثافة الإلكترون هناك.

قال أوكر: “إنه أمر مثير للغاية لأنه يمكننا عادة نمذجة الكثافة على فترات طويلة جدًا ، وهي أطول مساحة لدينا على الإطلاق”. “إنها تعطينا خريطة كاملة للكثافة التي تراها فوييجر والمجرة.”

بناءً على الإشارة ، بدأت كثافة الإلكترون حول فوييجر 1 في الارتفاع في عام 2013 ووصلت إلى مستوياتها الحالية في منتصف عام 2015 ، بزيادة تبلغ حوالي 40 ضعفًا في الكثافة. يبدو أيضًا أن المركبة الفضائية في نطاق كثافة مماثل ، مع بعض التقلبات ، من خلال مجموعة البيانات بأكملها ، التي اكتملت في أوائل عام 2020.

يحاول أوكر وزملاؤه حاليًا تطوير نموذج فيزيائي لكيفية إنتاج انبعاث موجات البلازما ، والذي سيكون من المهم شرحه. وفي الوقت نفسه ، يرسل النظام الفرعي لموجة البلازما في Voyager 1 بيانات بعيدة وواسعة إلى الوطن ، حيث يتمتع كل اختراع جديد بالقدرة على إعادة زيارة موطننا في الكون.

لمعرفة المزيد عن هذا البحث ، في الفضاء على بعد 14 مليار ميل ، اكتشف فوييجر I “أوم” من موجات البلازما.

ملاحظة: ستيلا كوخ أوكر ، جيمس م. كورتيس ، شامي تشاترجي ، دونالد أ. جورنيت ، وليام س. كيرت وستيفن ر. Spankler ، 10 مايو 2021 ، علم الفلك الطبيعي.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01363-7