A Voyager-2 a Naprendszer határán jár

Az 1977-ben startolt Voyager-1 és -2 űrszondák harminc év elteltével is üzemelnek, az utóbbi sok mérési eredményt küld haza még ma is. Az űreszköz nemrég turbulensen kavargó töltött részecskékkel és váratlanul erős mágneses térrel találkozott: ennek alapján most járhat a napszél és a csillagközi anyag határvidékén. Néhány év, és az első emberkéz alkotta eszközk kijut a csillagközi térbe. 

Az egyik Voyager-szonda fantáziarajza (NASA, JPL)

Naprendszerünknek több szempontból is meg lehet húzni a határát. Az egyik lehetőség, hogy azon objektumok elterjedését vizsgáljuk, amelyek 4,6 milliárd évvel ezelőtt a Nappal együtt keletkeztek. Ezek közül a Naptól legtávolabb, de még körülötte keringő égitestek azok a fagyott üstökösmagok, amelyek jeges bolygócsírákként az óriásbolygók közötti térben keletkeztek. Nem épültek be a nagybolygók anyagába, és különböző gravitációs hatások révén kiszóródtak a térségből. Sokuk még a Naphoz kötődik, és a csillagunktól távoli üstökösfelhőt alkotja (Oort-felhő). Ennek a felhőnek a külső határa is tekinthető a Naprendszer határának, ahonnan alkalmanként még most is szöknek el objektumok.

A határ kijelölésének egy másik, a fentihez hasonló megközelítése a gravitációs viszonyokból indul ki. Eszerint ott húzódik a Naprendszer határa, ahol a Nap és a közeli csillagok gravitációs hatása kiegyenlíti egymást. Ez egy szabálytalan és időben is változó képzeletbeli felület, durva becslés alapján a Naptól 2 és 6 fényév közötti távolságban.

A harmadik megközelítés a bolygók közötti és a csillagok közötti térben lévő anyag eltérő jellemzőiből indul ki. Eszerint a Naprendszer határán belül a Napból kiáramló részecskék alkotta napszél dominál, míg távolabb a csillagközi térben jellemző részecskék képezik a ritka anyagot. A kettő közötti felület a heliopauza, és a fent említett határoknál sokkal közelebb, a Naptól 60-100 CSE távolság között húzódhat (1 CSE, azaz csillagászati egység 150 millió km).

Ebben a kevéssé ismert térségében jár a két Voyager-szonda. A feltételezések alapján a kérdéses határ nem egy éles felület, inkább egy kiterjedt térség, ahol a napszél és a csillagközi anyag keveredik. Térbeli helyzete a kettő viszonya alapján változik: amikor intenzívebb a napszél, a Naptól távolabbra tolódik. A Voyager-1 2004. december 17-én, a Naptól 85 CSE-re haladt át azon a lökéshullámfronton, ahol a távolodó napszél lassulni kezd. Sajnos nem sokkal ezután elromlott a szonda plazmadetektora, ezért csak korlátozott információkat kaphattunk.

A Voyager-2 társától mintegy 16 millió kilométerrel lemaradva, kissé eltérő irányba távolodik a Naptól. A Voyager-1-nél délebbre haladva, a Naptól 75 CSE-re érkezett hasonló térségbe. Ebben az irányban tehát a lökéshullámfront 1-2 milliárd kilométerrel közelebb húzódik a Naphoz, mint a Voyager-1 haladási irányában. Mindezeken túl a Voyager-2 a felület mozgását is megfigyelte, amely feltehetőleg a napszél váltakozó intenzitásának megfelelően időnként eltolódott. A szonda így öt alkalommal is áthaladt a határfelületen, utoljára 2007. augusztus 30-án.

Az alábbi ábra a négy legtávolabbi űrszonda mozgási irányát mutatja. A heliopauza jelzi azt a határfelületet, amelyen belül a napszél, és amelyen kívül a csillagközi anyag dominál. Ezt két lökéshullámfront övezi: kívülről az a zóna, ahol a Naprendszerhez közeledő csillagközi anyag áramlása lassulni kezd. A belső lökéshullámfront pedig azt jelzi, ahol a Naptól távolodva a napszél sebessége vált csökkenésbe. A két áramlás találkozásánál lecsökken az anyag mozgási sebessége, a valóságban heves, turbulens áramlás zajlik.

A heliopauza, és a négy távoli űrszonda haladási iránya (NASA, JPL)

A megfigyelés alapján a lökéshullámfronton belül szokatlanul erős, de a földfelszíninél így is százezerszer gyengébb mágneses tér mutatkozott. Ezt feltehetőleg a turbulensen keveredő töltött részecskék hozták létre. A térségben mozgó anyag hőmérséklete magasabb volt, mint amit a napszélben a lassulás előtt mértek, de mégis kb. tízszer alacsonyabb, mint eredetileg várták. Elképzelhető, hogy a térségben az energia jelentős része olyan nehezen detektálható részecskéknek adódik át, amelyeket a szonda plazmaműszere nem észlelt.

A két Voyager-szondát eredetileg ötéves élettartamra tervezték, de a start után három évtizeddel, még ma is üzemelnek. A modellek alapján a Voyager-2 kb. tíz év múlva távolodik el annyira a határfelületettől, hogy már kizárólag a csillagközi anyag részecskéi között fog haladni - remélhetőleg még működőképes formában.