La sonde spatiale Voyager détecte une augmentation de la densité de l’espace en dehors du système solaire
En novembre 2018, après un voyage épique de 41 ans, Voyager 2 a finalement franchi la frontière qui marquait la limite de l’influence du Soleil et est entré dans l’espace interstellaire.
Mais la mission de la petite sonde n’est pas encore terminée – elle envoie maintenant des informations sur l’espace au-delà du système solaire.
Et elle révèle quelque chose de surprenant. Alors que Voyager 2 s’éloigne de plus en plus du Soleil, la densité de l’espace augmente.
Ce n’est pas la première fois que cette augmentation de la densité est détectée. Voyager 1, qui est entré dans l’espace interstellaire en 2012, a détecté un gradient de densité similaire à un autre endroit.
Les nouvelles données de Voyager 2 montrent que non seulement la détection de Voyager 1 était légitime, mais que l’augmentation de la densité pourrait être une caractéristique à grande échelle du milieu interstellaire très local (very local interstellar medium, VLIM).
La limite du système solaire peut être définie par quelques frontières différentes, mais celle traversée par les sondes Voyager est connue sous le nom d’héliopause, et elle est définie par le vent solaire.
Il s’agit d’un vent supersonique constant de plasma ionisé qui s’écoule du Soleil dans toutes les directions, et l’héliopause est le point où la pression extérieure de ce vent n’est plus assez forte pour le pousser dans le vent depuis l’espace interstellaire.
L’espace à l’intérieur de l’héliopause est l’héliosphère, et l’espace à l’extérieur est le VLIM. Mais l’héliosphère n’est pas une sphère ronde. C’est plutôt un ovale, avec le système solaire à une extrémité et une queue en continue derrière ; le « nez » est pointé dans la direction de l’orbite du système solaire dans la Voie lactée.
Les deux Voyager ont traversé l’héliopause au niveau du nez, mais avec une différence de 67 degrés de latitude héliographique et 43 degrés de longitude.
L’espace est généralement considéré comme un vide, mais il ne l’est pas, pas complètement. La densité de la matière est extrêmement faible, mais elle existe toujours. Dans le système solaire, le vent solaire a une densité moyenne de protons et d’électrons de 3 à 10 particules par centimètre cube, mais plus on s’éloigne du Soleil, plus elle diminue.
La densité électronique moyenne du milieu interstellaire dans la Voie lactée, parmi les étoiles, a été calculée à environ 0,037 particules par centimètre cube. Et la densité du plasma dans l’héliosphère extérieure est d’environ 0,002 électrons par centimètre cube.
Lorsque les sondes Voyager ont dépassé l’héliopause, leurs instruments de la science des ondes plasmiques ont détecté la densité d’électrons du plasma grâce aux oscillations du plasma.
Voyager 1 a traversé l’héliopause le 25 août 2012, à une distance de 121,6 unités astronomiques de la Terre (soit 121,6 fois la distance entre la Terre et le Soleil, donc environ 18,1 milliards de km).
Lors de la première mesure des oscillations du plasma après le passage de l’héliopause le 23 octobre 2013 à une distance de 122,6 unités astronomiques (18,3 milliards de km), Voyager 1 a détecté une densité de plasma de 0,055 électrons par centimètre cube.
Voyager 2, qui a fait le tour du monde en passant par Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, a franchi l’héliopause le 5 novembre 2018 à une distance de 119 unités astronomiques (17,8 milliards de km). Il a mesuré les oscillations du plasma le 30 janvier 2019 à une distance de 119,7 unités astronomiques (17,9 milliards), trouvant une densité de plasma de 0,039 électrons par centimètre cube, très proche de la mesure de Voyager 1.
Et les deux instruments ont signalé une augmentation de la densité. Après avoir parcouru 20 autres unités astronomiques (2,9 milliards de km) dans l’espace, Voyager 1 a signalé une augmentation à environ 0,13 électrons par centimètre cube.
Mais les détections effectuées par Voyager 2 en juin 2019 ont montré une augmentation beaucoup plus importante de la densité à environ 0,12 électrons par centimètre cube, à une distance de 124,2 unités astronomiques (18,5 milliards d’unités).
Étant donné que le plasma à la pression atmosphérique terrestre a une densité d’électrons de 10^13 par centimètre cube, ces quantités peuvent sembler minuscules, mais elles sont suffisamment importantes pour justifier notre intérêt – d’autant plus qu’on ne sait pas exactement ce qui les provoque.
Une théorie est que les lignes de champ magnétique interstellaire deviennent plus fortes à mesure qu’elles passent au-dessus de l’héliopause. Cela pourrait générer une instabilité du cyclotron d’ions électromagnétiques qui épuiserait le plasma de la zone de drapage. Voyager 2 a détecté un champ magnétique plus fort que prévu lorsqu’il a traversé l’héliopause.
Une autre théorie est que le matériel soufflé par le vent interstellaire devrait ralentir lorsqu’il atteint l’héliopause, provoquant une sorte d’embouteillage. Cela a peut-être été détecté par la sonde extérieure du système solaire New Horizons, qui a détecté en 2018 la faible lueur ultraviolette résultant d’une accumulation d’hydrogène neutre à l’héliopause.
Il est également possible que les deux explications jouent un rôle. Les futures mesures prises par les deux sondes Voyager au cours de leur voyage dans l’espace interstellaire pourraient aider à le comprendre. Mais cela pourrait être un long pari à prendre.
« Il n’est pas certain », écrivent les chercheurs dans leur article, « que les Voyager puissent opérer suffisamment loin pour distinguer ces deux classes de modèles ».
Nous croyons en vous, les sondes spatiales !
Les recherches ont été publiées dans The Astrophysical Journal Letters.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
