2987: Voyager 2 ilumina fronteira do espaço interestelar

CIÊNCIA

Esta impressão de artista mostra uma das sondas Voyager da NASA a entrar no espaço interestelar, ou o espaço entre as estrelas. Esta região é dominada por plasma expelido durante a morte de estrelas gigantes há milhões de anos. O plasma mais quente e mais esparso preenche o ambiente dentro da nossa bolha solar.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Há um ano atrás, no dia 5 de Novembro de 2018, a sonda Voyager 2 da NASA tornou-se apenas na segunda sonda espacial da história a deixar a heliosfera – a bolha protectora de partículas e campos magnéticos criada pelo nosso Sol. A uma distância de aproximadamente 18 mil milhões de quilómetros da Terra – bem para lá da órbita de Plutão – a Voyager 2 entrou no espaço interestelar, a região entre as estrelas. Esta semana, cinco novos artigos científicos publicados na revista Nature Astronomy descrevem o que os cientistas observaram durante e desde esta passagem histórica da Voyager 2.

Cada artigo detalha as descobertas de cada um dos cinco instrumentos científicos operacionais 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 uma imagem desta “linha costeira” cósmica, onde o ambiente criado pelo nosso Sol termina e começa o vasto oceano do espaço interestelar.

A heliosfera do Sol é como um navio navegando pelo espaço interestelar. Tanto a heliosfera como o espaço interestelar contêm plasma, um gás que teve alguns dos seus átomos desprovidos dos seus electrões. O plasma dentro da heliosfera é quente e escasso, 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 explosões estelares. 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 o ano passado da heliosfera, os cientistas anunciaram que os seus dois detectores de partículas energéticas haviam notado mudanças dramáticas: a taxa de partículas heliosféricas detectadas pelos instrumentos tinha caído, enquanto a taxa de raios cósmicos (que normalmente têm energias mais altas do que as partículas heliosféricas) aumentou dramaticamente e permaneceu alta. As mudanças confirmaram que a sonda havia entrado numa nova região do espaço.

Antes da Voyager 1 ter alcançado a orla da heliosfera em 2012, os cientistas não sabiam exactamente a que distância do Sol se encontrava este limite. As duas sondas saíram da heliosfera em locais diferentes e também em momentos diferentes do ciclo solar, que tem aproximadamente 11 anos de duração, durante o qual o Sol passa por um período de alta e baixa actividade. Os cientistas esperavam que a fronteira da heliosfera, chamada heliopausa, se movesse com as mudanças na actividade do Sol, como um pulmão que se expande e contrai com a respiração. Isto era consistente com o facto de que as duas sondas encontraram a heliopausa a diferentes distâncias do Sol.

Os novos artigos confirmam agora que a Voyager 2 não está ainda numa região interestelar imperturbável: tal como a sua gémea, a Voyager 1, a Voyager 2 parece estar numa região de transição perturbada logo após a heliosfera.

“As sondas Voyager estão a mostrar-nos como o nosso Sol interage com as coisas que ocupam a maior parte do espaço entre as estrelas na Via Láctea,” disse Ed Stone, cientista do projecto Voyager e professor de física no Caltech. “Sem estes novos dados da Voyager 2, não saberíamos se o que estávamos a ver com a Voyager 1 era característico de toda a heliosfera ou específico apenas ao local e altura em que a atravessou.”

Através do Plasma

As duas naves 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. Agora, a Voyager 2 também mediu a temperatura do plasma no espaço interestelar próximo e confirmou que é mais frio do que o plasma dentro da heliosfera.

Em 2012, a Voyager 1 observou uma densidade plasmática ligeiramente acima do esperado, fora da heliosfera, indicando que o plasma está a ser um tanto ou quanto comprimido. A Voyager 2 observou que o plasma fora da heliosfera é ligeiramente mais quente do que o esperado, o que também pode indicar que está a ser comprimido (o plasma externo é ainda mais frio do que o plasma interno). A Voyager 2 também observou um ligeiro aumento na densidade do plasma imediatamente antes de sair da heliosfera, indicando que o plasma é comprimido em torno da borda interior da bolha. Mas os cientistas ainda não entendem completamente o que está a provocar a compressão de ambos os lados.

“Derrame” de partículas

Se a heliosfera é como um navio que navega pelo espaço interestelar, parece que o casco tem “buracos”. Um dos instrumentos de partículas da Voyager mostrou que uma corrente de partículas de dentro da heliosfera “derrama” 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 essa 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 magnetómetro da Voyager 2, de acordo com Stone, confirmam a descoberta da Voyager 1 e indicam que os dois campos estão alinhados.

As sondas Voyager foram lançadas em 1977 e ambas passaram por Júpiter e Saturno. A Voyager 2 mudou de rumo em Saturno para passar por Úrano e Neptuno, realizando os únicos “flybys” desses planetas na história. As sondas Voyager completaram o seu “Grande Tour” pelos planetas e começaram a sua “Missão Interestelar” de alcançar a heliopausa em 1989. A Voyager 1, a mais rápida das duas sondas, está actualmente a mais de 22 mil milhões de quilómetros do Sol, enquanto a Voyager 2 está a 18,2 mil milhões de quilómetros do Sol. A luz demora cerca de 16,5 horas a viajar desde a Voyager 2 até à Terra. Em comparação, a luz do Sol demora cerca de 8 minutos a chegar até ao nosso planeta.

Astronomia On-line
8 de Novembro de 2019

 

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