In een kosmisch historische aankondiging zegt NASA dat het verste door mensen gemaakte object - het Voyager 1-ruimtevaartuig - zich in de interstellaire ruimte bevindt, de ruimte tussen de sterren. Het maakte eigenlijk de overgang ongeveer een jaar geleden.
"We maakten het!" zei een glimlachende Dr. Ed Stone, al meer dan 40 jaar projectonderzoeker van Voyager, tijdens een briefing vandaag. "En we hebben het gedaan terwijl we nog voldoende kracht hadden om gegevens terug te sturen vanuit deze nieuwe regio in de ruimte."
Hoewel er een beetje een argument is over de semantiek of Voyager 1 nog steeds binnen of buiten ons zonnestelsel is (het is niet verder dan de Oort-wolk - het zal nog 300 jaar duren om de Oort-wolk te bereiken en het ruimtevaartuig is dichterbij naar onze zon dan welke andere ster dan ook) is de plasma-omgeving waar Voyager 1 nu doorheen reist definitief veranderd van wat van onze zon komt naar het plasma dat in de ruimte tussen sterren aanwezig is.
Er is ook een recent debat geweest over de vraag of Voyager wel of niet in het zonnestelsel was - een debat tussen de laatste verschillende wetenschappelijke artikelen en hun auteurs. (Meer daarover later ...)
Maar Stone zegt nu het bewijs duidelijk: Voyager 1 heeft de overgang gemaakt.
"Deze conclusie is mogelijk met het plasmagolfinstrument van het ruimtevaartuig", zei Stone. "De 36-jarige sonde vaart nu door onbekende wateren van een nieuwe kosmische zee en heeft ons meegebracht voor de reis."
In 1977 begon de 36-jarige reis van 13 miljard mijl van de Voyager 1.
Wetenschappers dachten dat wanneer het ruimtevaartuig de interstellaire ruimte was overgestoken, de richting van het magnetische veld zou veranderen. Echter, het bleek dat is niet gebeurd, en wetenschappers vastgesteld die ze nodig hadden om te kijken naar de eigenschappen van het plasma plaats.
De heliosfeer van de zon is gevuld met geïoniseerd plasma van de zon. Buiten die bel komt het plasma van de explosies van andere sterren, miljoenen jaren geleden. Het belangrijkste verschil tussen tell-tail is dat het interstellaire plasma dichter is.
Helaas werkte het echte instrument dat was ontworpen om de metingen aan het plasma te doen in de jaren 80 niet meer, dus wetenschappers hadden een andere manier nodig om de plasma-omgeving van het ruimtevaartuig te meten om een definitieve bepaling van de locatie te maken.
In plaats daarvan gebruikten ze het plasmagolfinstrument, dat zich op de 10 meter lange antennes op Voyager 1 bevond, en een onverwacht 'geschenk' van de zon, een enorme coronale massa-ejectie.
De antennes hebben radio-ontvangers aan de uiteinden - 'zoals de konijnenoren op oude televisietoestellen', zei Don Gurnett, die het wetenschapsteam voor plasmagolven leidde aan de Universiteit van Iowa. De CME brak in maart 2012 uit van de zon en kwam uiteindelijk 13 maanden later, in april 2013, op de locatie van de Voyager 1 aan. Door de CME begon het plasma rond het ruimtevaartuig te trillen als een vioolsnaar.
De toonhoogte van de oscillaties hielp wetenschappers de dichtheid van het plasma te bepalen. Stone zei dat de ruimteschepen door de specifieke oscillaties meer dan 40 keer dichter in het plasma baadden dan wat ze in de buitenste laag van de heliosfeer waren tegengekomen.
"Nu we nieuwe, essentiële gegevens hebben, denken we dat dit de historische sprong van de mensheid naar de interstellaire ruimte is", zei Stone, "Het Voyager-team had tijd nodig om die waarnemingen te analyseren en ze te begrijpen. Maar we kunnen nu de vraag beantwoorden die we allemaal hebben gesteld: 'Zijn we er al?' Ja, dat zijn we. '
Het plasmagolfwetenschapsteam heeft zijn gegevens beoordeeld en in oktober en november 2012 een eerdere, zwakkere reeks oscillaties van andere CME's gevonden. Door extrapolatie van de gemeten dichtheid plasma van beide gebeurtenissen de ploeg bepaald Voyager 1 interstellair ingevuld in augustus 2012.
"We sprongen letterlijk uit onze stoelen toen we deze trillingen in onze gegevens zagen - ze lieten ons zien dat het ruimtevaartuig zich in een geheel nieuwe regio bevond, vergelijkbaar met wat werd verwacht in de interstellaire ruimte, en totaal anders dan in de zonnebel", zei Gurnett . 'Het is duidelijk dat we door de heliopauze waren gegaan, wat de lang veronderstelde grens is tussen het zonneplasma en het interstellaire plasma.'
De nieuwe plasmagegevens suggereerden een tijdschema dat consistent was met abrupte, duurzame veranderingen in de dichtheid van energetische deeltjes die voor het eerst werden gedetecteerd op 25 augustus 2012.
Destijds zei Stone: 'We bevinden ons zeker in een nieuwe regio aan de rand van het zonnestelsel waar de dingen snel veranderen. Maar we kunnen nog niet zeggen dat Voyager 1 de interstellaire ruimte is binnengekomen, 'eraan toevoegend dat de gegevens veranderen op manieren die het team niet had verwacht', maar Voyager heeft ons altijd verrast met nieuwe ontdekkingen. '
Nu, na verdere beoordeling, accepteert het Voyager-team over het algemeen de datum van augustus 2012 als de datum van interstellaire aankomst. De veranderingen in geladen deeltjes en plasma waren wat verwacht zou worden tijdens een kruising van de heliopauze. Dit versterkt dat definitieve wetenschappelijke resultaten niet altijd snel komen.
"Het harde werk van het team om een duurzaam ruimtevaartuig te bouwen en zorgvuldig om te gaan met de beperkte middelen van het Voyager-ruimtevaartuig heeft zijn vruchten afgeworpen in een nieuwe primeur voor NASA en de mensheid", zegt Suzanne Dodd, Voyager-projectmanager bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië. "We verwachten de wetenschappelijke instrumenten voor velden en deeltjes op Voyager zullen tot en met 2020 gegevens blijven terugsturen. We kunnen niet wachten om te zien wat de Voyager-instrumenten ons vervolgens laten zien over de verre ruimte. "
Er is wat heen en weer gegaan over het feit of Voyager 1 in of uit het zonnestelsel was. Zoals we al zeiden, werd het voor het eerst ondervraagd in augustus 2012, met meer speculatie in december 2012, dan in maart 2013 een paper van William Webber en F.B. McDonald beweerde Voyager 1 had het zonnestelsel verlaten de vorige december, maar Stone drong de data was nog niet positief. Ongeveer een maand geleden kwam er een paper van Marc Swisdak van de Universiteit van Maryland waarin stond dat Voyager 1 uit het zonnestelsel was, maar op dat moment legden Ed Stone en het Voyager-team een verklaring af waarin stond dat ze die beslissing nog steeds namen.
Gurnett heeft vandaag onthuld dat de timing van alle wetenschappers die een 'officiële' overeenkomst hadden, niet goed was vanwege de timing van het herzieningsproces voor wetenschappelijke artikelen. "Onze paper werd een maand voor de hunne ingediend, ze hebben net de reviewcyclus voor de onze doorlopen," zei hij. 'Maar die van hen was in feite een theorie-paper.'
Voyager 1 en zijn tweelingbroer, Voyager 2, werden gelanceerd 16 dagen na elkaar in 1977. Een toevallige planetaire uitlijning dat alleen gebeurt elke 176 jaar konden de twee ruimtevaartuigen om samen te komen om alle buitenste planeten in een 12 jaar tijd te bereiken. Beide ruimtevaartuigen vlogen langs Jupiter en Saturnus. Voyager 2 vloog ook langs Uranus en Neptunus. Voyager 2, gelanceerd vóór Voyager 1, is het langste continu gebruikte ruimtevaartuig. Het is ongeveer 9,5 miljard mijl (15 miljard kilometer) verwijderd van onze zon.
Mission controllers van Voyager praten of ontvangen nog steeds elke dag gegevens van Voyager 1 en Voyager 2, hoewel de uitgezonden signalen momenteel erg zwak zijn, ongeveer 23 watt - het vermogen van een koelkastlamp. Tegen de tijd dat de signalen de aarde bereiken, zijn ze een fractie van een miljard miljardste watt. Gegevens van de instrumenten van de Voyager 1 worden met een snelheid van 160 bits per seconde naar de aarde verzonden en vastgelegd door 34- en 70-meter NASA Deep Space Network-stations. Reizend met de snelheid van het licht duurt het ongeveer 17 uur voordat een signaal van Voyager 1 naar de aarde reist. Nadat de gegevens naar JPL zijn verzonden en door de wetenschapsteams zijn verwerkt, worden Voyager-gegevens openbaar gemaakt.
"Voyager is dapper gegaan waar geen enkele sonde eerder is geweest, wat een van de belangrijkste technologische prestaties in de annalen van de geschiedenis van de wetenschap markeert en een nieuw hoofdstuk toevoegt aan menselijke wetenschappelijke dromen en inspanningen", zegt John Grunsfeld, NASA's associate administrator voor wetenschap in Washington. 'Misschien zullen sommige toekomstige deep space-ontdekkingsreizigers Voyager, onze eerste interstellaire gezant, inhalen en nadenken over hoe dit onverschrokken ruimtevaartuig hun reis mogelijk heeft gemaakt.'
Wetenschappers weten niet wanneer Voyager 1 het ongestoorde deel van de interstellaire ruimte zal bereiken waar geen invloed van onze zon is. Ze weten ook niet zeker wanneer verwacht wordt dat Voyager 2 de interstellaire ruimte zal binnengaan, maar ze denken dat het niet ver achterloopt.
'In zekere zin is dit nog maar het begin. We gaan nu een volledig buitenaardse omgeving binnen en wat Voyager echt onbekend gaat ontdekken '', zei Gary Zank van de afdeling Ruimtewetenschappen van de Universiteit van Alabama, Huntsville, tijdens de persconferentie van vandaag.
Hoewel Voyager 1 doorgaat, zullen we er niet altijd mee kunnen communiceren, zoals we nu doen. In 2025 worden alle instrumenten uitgeschakeld en kan het wetenschapsteam het ruimtevaartuig ongeveer 10 jaar daarna bedienen om alleen technische gegevens te verzamelen. De Voyager 1 mikt op het sterrenbeeld Ophiuchus. In het jaar 40.272 na Christus komt de Voyager 1 binnen 1,7 lichtjaar van een obscure ster in het sterrenbeeld Ursa Minor (de kleine beer of kleine beer) genaamd AC + 79 3888. Hij zal rond de ster en de baan rond het centrum van de Melkweg, waarschijnlijk miljoenen jaren.
Lees meer: NASA, JPL
