Voyager 2 ilumina limites do espaço interestelar

O conceito deste artista mostra uma das espaçonaves Voyager da NASA entrando no espaço interestelar, ou no espaço entre as estrelas. Esta região é dominada pelo plasma ejetado pela morte de estrelas gigantes milhões de anos atrás. O plasma mais quente e escasso preenche o ambiente dentro da nossa bolha solar.Créditos: NASA / JPL-Caltech

Um ano atrás, em 5 de novembro de 2018, a Voyager 2 da NASA se tornou a segunda espaçonave da história a deixar a heliosfera - a bolha protetora de partículas e campos magnéticos criados por nosso Sol. A uma distância de cerca de 18 bilhões de milhas (18 bilhões de quilômetros) da Terra - muito além da órbita de Plutão - a Voyager 2 havia entrado no espaço interestelar, ou na região entre as estrelas. Hoje, cinco novos trabalhos de pesquisa na revista Nature Astronomy descrevem o que os cientistas observaram durante e desde o cruzamento histórico da Voyager 2.

Cada artigo detalha as descobertas de 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). Tomadas em conjunto, as descobertas ajudam a pintar uma imagem dessa linha costeira cósmica, onde o ambiente criado por nosso Sol termina e o vasto oceano do espaço interestelar começa.

A heliosfera do Sol é como um navio navegando pelo espaço interestelar. Tanto a heliosfera quanto o espaço interestelar são preenchidos com plasma, um gás que teve alguns de seus átomos desprovidos de seus elétrons. O plasma dentro da heliosfera é quente e escasso, enquanto o plasma no espaço interestelar é mais frio e denso. O espaço entre as estrelas também contém raios cósmicos, ou partículas aceleradas por estrelas em explosão. 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 da heliosfera no ano passado , os cientistas anunciaram que seus dois detectores de partículas energéticas haviam notado mudanças dramáticas: a taxa de partículas heliosféricas detectadas pelos instrumentos despencou, enquanto a taxa de raios cósmicos (que normalmente têm energias mais altas que as partículas heliosféricas) aumentou dramaticamente e permaneceu alto. As mudanças confirmaram que a sonda havia entrado em uma nova região do espaço.

Esta ilustração mostra a posição das sondas Voyager 1 e Voyager 2 da NASA, fora da heliosfera, uma bolha protetora criada pelo Sol que se estende muito além da órbita de Plutão.Créditos: NASA / JPL-Caltech

Antes de a Voyager 1 atingir a borda da heliosfera em 2012, os cientistas não sabiam exatamente a que distância esse limite estava do Sol. As duas sondas saíram da heliosfera em locais diferentes e também em momentos diferentes no ciclo solar de aproximadamente 11 anos de repetição constante, durante o qual o Sol passa por um período de alta e baixa atividade. Os cientistas esperavam que a borda da heliosfera, chamada heliopause, pudesse se mover à medida que a atividade do Sol mudasse, como um pulmão se expandindo e contraindo com a respiração. Isso foi consistente com o fato de que as duas sondas encontraram a heliopausa a diferentes distâncias do Sol.

Os novos documentos agora confirmam que a Voyager 2 ainda não está no espaço interestelar imperturbável: Como seu irmão gêmeo, a Voyager 1, a Voyager 2 parece estar em uma região de transição perturbada logo após a heliosfera.

"As sondas Voyager estão nos mostrando como nosso Sol interage com as coisas que ocupam a maior parte do espaço entre as estrelas da Via Láctea", disse Ed Stone, cientista de projetos da Voyager e professor de física da Caltech. "Sem esses novos dados da Voyager 2, não saberíamos se o que estávamos vendo com a Voyager 1 era característico de toda a heliosfera ou específico apenas ao local e hora em que ela atravessou".

Empurrando o plasma

As duas naves espaciais Voyager confirmaram agora que o plasma no espaço interestelar local é significativamente mais denso 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 que o plasma dentro da heliosfera.

Em 2012, a Voyager 1 observou uma densidade plasmática ligeiramente superior à esperada, fora da heliosfera, indicando que o plasma está sendo um pouco comprimido. A Voyager 2 observou que o plasma fora da heliosfera é um pouco mais quente que o esperado, o que também pode indicar que está sendo comprimido. (O plasma externo ainda é mais frio que o plasma interno.) O Voyager 2 também observou um ligeiro aumento na densidade do plasma imediatamente antes de sair da heliosfera, indicando que o plasma está comprimido ao redor da borda interna da bolha. Mas os cientistas ainda não entendem completamente o que está causando a compressão de ambos os lados.

Partículas com vazamento

Se a heliosfera é como um navio navegando pelo espaço interestelar, parece que o casco está com algum vazamento. Um dos instrumentos de partículas da Voyager mostrou que um filete de partículas do interior da heliosfera desliza através da fronteira e entra no espaço interestelar. A Voyager 1 saiu perto da própria "frente" da heliosfera, em relação ao movimento da bolha no espaço. A Voyager 2, por outro lado, está localizada mais perto do flanco, e essa região parece ser mais porosa do que a região em que 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 magnetômetro da Voyager 2 confirmam a descoberta da Voyager 1 e indicam que os dois campos estão alinhados, de acordo com Stone.   

As sondas Voyager foram lançadas em 1977 e voaram por Júpiter e Saturno. A Voyager 2 mudou de rumo em Saturno para voar por Urano e Netuno, realizando os únicos sobrevôos próximos desses planetas na história. As sondas Voyager completaram sua Grand Tour dos planetas e começaram sua Missão Interestelar para alcançar a heliopause em 1989. A Voyager 1, a mais rápida das duas sondas, está atualmente a mais de 22 bilhões de quilômetros do Sol, enquanto a Voyager 2 está a 11,3 bilhões de milhas (18,2 bilhões de quilômetros) do Sol. Demora cerca de 16,5 horas para viajar da Voyager 2 para a Terra. Em comparação, a luz que viaja do Sol leva cerca de oito minutos para chegar à Terra.

Fonte: NASA