August 1, 2021
Dengarkan Suara Seram dari Antariksa Antarbintang yang Diambil oleh Voyager NASA

Dengarkan Suara Seram dari Antariksa Antarbintang yang Diambil oleh Voyager NASA

Ilustrasi yang menggambarkan salah satu pesawat ruang angkasa Voyager kembar NASA. Kedua Voyager telah memasuki ruang antarbintang, atau ruang di luar heliosfer Matahari kita. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Saat Voyager 1 Survei Antariksa Antariksa NASA, Pengukuran Kepadatannya Membuat Gelombang

Dalam kumpulan atom yang jarang yang mengisi ruang antarbintang, Voyager 1 telah mengukur serangkaian gelombang yang bertahan lama di mana sebelumnya hanya mendeteksi semburan sporadis.

Hingga saat ini, setiap pesawat ruang angkasa dalam sejarah telah melakukan semua pengukurannya di dalam heliosfer kita, gelembung magnetis yang dipompa oleh Matahari kita. Namun pada 25 Agustus 2012, NASAVoyager 1 mengubahnya. Saat melintasi batas heliosfer, ia menjadi objek buatan manusia pertama yang memasuki – dan mengukur – ruang antarbintang. Sekarang delapan tahun perjalanan antarbintangnya, mendengarkan dengan cermat data Voyager 1 menghasilkan wawasan baru tentang seperti apa perbatasan itu.

Jika heliosfer kita adalah kapal yang berlayar di perairan antarbintang, Voyager 1 adalah rakit pelampung yang baru saja dijatuhkan dari geladak, bertekad untuk mengamati arus. Untuk saat ini, setiap air kasar yang dirasakan sebagian besar berasal dari heliosfer kita. Tapi lebih jauh lagi, ia akan merasakan gejolak dari sumber yang lebih dalam di kosmos. Akhirnya, keberadaan heliosfer kita akan memudar dari pengukurannya sepenuhnya.

Voyager 2 Mendekati Antariksa Antarbintang

Grafik dari Oktober 20218 ini menunjukkan posisi probe Voyager 1 dan Voyager 2 relatif terhadap heliosfer, gelembung pelindung yang diciptakan oleh Matahari yang memanjang melewati orbit Pluto. Voyager 1 melintasi heliopause, atau tepi heliosfer, pada 2012. Voyager 2 masih berada di heliosheath, atau bagian terluar heliosfer. (NASA Pesawat ruang angkasa Voyager 2 memasuki ruang antarbintang pada November 2018.) Penghargaan: NASA / JPL-Caltech

“Kami memiliki beberapa gagasan tentang seberapa jauh Voyager harus mulai melihat perairan antarbintang yang lebih murni, jadi untuk berbicara,” kata Stella Ocker, Ph.D. mahasiswa di Cornell University di Ithaca, New York, dan anggota terbaru tim Voyager. “Tapi kami tidak sepenuhnya yakin kapan kami akan mencapai titik itu.”

Studi baru Ocker, diterbitkan pada hari Senin di Astronomi Alam, melaporkan apa yang mungkin menjadi pengukuran berkelanjutan pertama dari kepadatan material di ruang antarbintang. “Deteksi ini menawarkan cara baru untuk mengukur kepadatan ruang antarbintang dan membuka jalur baru bagi kami untuk menjelajahi struktur medium antarbintang yang sangat dekat,” kata Ocker.


Pesawat luar angkasa Voyager 1 NASA menangkap suara-suara antariksa antarbintang ini. Voyager 1 plasma Instrumen gelombang mendeteksi getaran plasma antarbintang padat, atau gas terionisasi, dari Oktober hingga November 2012 dan April hingga Mei 2013. Kredit: NASA /JPL-Caltech

Ketika seseorang membayangkan benda-benda di antara bintang-bintang – para astronom menyebutnya “medium antarbintang”, sup partikel dan radiasi yang menyebar – orang mungkin membayangkan kembali lingkungan yang tenang, hening, dan tenteram. Itu salah.

“Saya telah menggunakan frasa ‘media antarbintang yang diam’ – tetapi Anda dapat menemukan banyak tempat yang tidak terlalu diam,” kata Jim Cordes, fisikawan luar angkasa di Cornell dan salah satu penulis makalah tersebut.

Seperti lautan, medium antarbintang penuh dengan gelombang yang bergolak. Yang terbesar berasal dari rotasi galaksi kita, karena ruang angkasa bercampur dengan dirinya sendiri dan menimbulkan gelombang bergelombang sepanjang puluhan tahun cahaya. Gelombang yang lebih kecil (meski masih raksasa) mengalir deras dari ledakan supernova, membentang miliaran mil dari puncak ke puncak. Riak terkecil biasanya berasal dari Matahari kita sendiri, karena letusan matahari mengirimkan gelombang kejut melalui ruang angkasa yang menembus lapisan heliosfer kita.

Gelombang yang menabrak ini mengungkapkan petunjuk tentang kepadatan medium antarbintang – nilai yang memengaruhi pemahaman kita tentang bentuk heliosfer kita, bagaimana bintang terbentuk, dan bahkan lokasi kita sendiri di galaksi. Saat gelombang-gelombang ini bergema di ruang angkasa, mereka menggetarkan elektron-elektron di sekitarnya, yang berdering pada frekuensi-frekuensi karakteristik tergantung pada seberapa berdesakan mereka. Semakin tinggi nada dering tersebut, semakin tinggi kerapatan elektron. Subsistem Gelombang Plasma Voyager 1 – yang mencakup dua antena “telinga kelinci” yang mencuat 30 kaki (10 meter) di belakang pesawat ruang angkasa – dirancang untuk mendengar dering itu.

Instrumen Pesawat Luar Angkasa Voyager 2

Ilustrasi pesawat ruang angkasa Voyager NASA yang menunjukkan antena yang digunakan oleh Subsistem Gelombang Plasma dan instrumen lainnya. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Pada November 2012, tiga bulan setelah keluar dari heliosfer, Voyager 1 mendengar suara antarbintang untuk pertama kalinya (lihat video di atas). Enam bulan kemudian, “peluit” lain muncul – kali ini lebih keras dan bahkan lebih tinggi. Media antarbintang tampak semakin tebal, dan dengan cepat.

Peluit sesaat ini berlanjut pada interval yang tidak teratur dalam data Voyager hari ini. Mereka adalah cara terbaik untuk mempelajari kepadatan medium antarbintang, tetapi itu membutuhkan kesabaran.

“Mereka hanya terlihat sekali dalam setahun, jadi mengandalkan peristiwa kebetulan semacam ini berarti peta kepadatan ruang antarbintang kami agak jarang,” kata Ocker.

Ocker berangkat untuk menemukan ukuran kepadatan medium antarbintang yang berjalan untuk mengisi celah tersebut – yang tidak bergantung pada gelombang kejut yang sesekali merambat keluar dari Matahari. Setelah menyaring melalui data Voyager 1, mencari sinyal yang lemah tetapi konsisten, dia menemukan kandidat yang menjanjikan. Itu mulai meningkat pada pertengahan 2017, tepat sekitar waktu peluit berikutnya.

“Ini sebenarnya satu nada,” kata Ocker. “Dan seiring waktu, kami mendengarnya berubah – tetapi cara frekuensi bergerak memberi tahu kami bagaimana kepadatan berubah.”

Peristiwa Osilasi Plasma

Peristiwa osilasi plasma yang lemah tetapi hampir terus menerus – terlihat sebagai garis merah tipis di grafik / tk ini – menghubungkan peristiwa yang lebih kuat dalam data Plasma Wave Subsystem Voyager 1. Gambar berganti-ganti antara grafik yang hanya menampilkan sinyal kuat (latar belakang biru) dan data yang difilter yang menunjukkan sinyal yang lebih lemah. Kredit: NASA / JPL-Caltech / Stella Ocker

Ocker menyebut sinyal baru itu sebagai pancaran gelombang plasma, dan sinyal itu juga tampak melacak kepadatan ruang antarbintang. Ketika peluit tiba-tiba muncul di data, nada emisi naik dan turun bersama mereka. Sinyalnya juga menyerupai yang diamati di atmosfer atas Bumi yang diketahui melacak dengan kerapatan elektron di sana.

“Ini sangat menarik, karena kami dapat secara teratur mengambil sampel kepadatan pada bentangan ruang yang sangat panjang, bentangan ruang terpanjang yang kami miliki sejauh ini,” kata Ocker. “Ini memberi kami peta kepadatan dan media antarbintang terlengkap seperti yang terlihat oleh Voyager.”

Berdasarkan sinyal tersebut, kerapatan elektron di sekitar Voyager 1 mulai meningkat pada 2013 dan mencapai level saat ini sekitar pertengahan 2015, peningkatan kerapatan sekitar 40 kali lipat. Pesawat ruang angkasa itu tampaknya berada dalam kisaran kepadatan yang sama, dengan beberapa fluktuasi, melalui seluruh kumpulan data yang mereka analisis yang berakhir pada awal 2020.

Ocker dan rekan-rekannya saat ini sedang mencoba mengembangkan model fisik tentang bagaimana emisi gelombang plasma diproduksi yang akan menjadi kunci untuk menafsirkannya. Sementara itu, Subsistem Gelombang Plasma Voyager 1 terus mengirimkan kembali data lebih jauh dan lebih jauh dari rumah, di mana setiap penemuan baru berpotensi membuat kita menata kembali rumah kita di kosmos.

Untuk lebih lanjut tentang penelitian ini, baca Dalam Kekosongan Ruang 14 Miliar Miles Jauh, Voyager I Mendeteksi “Hum” Dari Gelombang Plasma.

Referensi: “Gelombang plasma persisten di ruang antarbintang yang terdeteksi oleh Voyager 1” oleh Stella Koch Ocker, James M. Cordes, Shami Chatterjee, Donald A. Gurnett, William S. Kurth dan Steven R. Spangler, 10 Mei 2021, Astronomi Alam.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01363-7

Pesawat ruang angkasa Voyager dibangun oleh Jet Propulsion Laboratory NASA, yang terus mengoperasikan keduanya. JPL adalah salah satu divisi dari Caltech di Pasadena. Misi Voyager adalah bagian dari Observatorium Sistem Heliofisika NASA, yang disponsori oleh Divisi Heliofisika dari Direktorat Misi Sains di Washington.