La mission Voyager révèle une pression inattendue au bord du Système solaire

13-10-2019 trustmyscience.com 9 min #162919

Des astronomes de la NASA ont utilisé les données des sondes Voyager pour mesurer l'agitation des particules se trouvant à la limite de notre système solaire : la pression dans les lointaines régions frontalières de notre étoile est plus élevée que prévu. Les résultats des astronomes suggèrent « qu'il y a d'autres éléments agissant sur la pression qui ne sont pas pris en compte actuellement », a déclaré l'astrophysicien Jamie Rankin de l'Université de Princeton.

Selon les scientifiques, il est possible qu'il y ait des populations entières de particules qui n'ont simplement pas encore été prises en compte. Ou peut-être que l'environnement est juste un peu plus chaud que ce que l'on pensait auparavant. À l'heure actuelle, les chercheurs ont un certain nombre d'explications possibles à explorer dans les recherches futures.

Bien que la découverte elle-même soit très intéressante, c'est la manière dont les astronomes y sont parvenus qui la rend réellement fascinante. Le plasma qui émane de notre soleil (le vent solaire), forme une véritable « bulle » allongée dans l'espace, que nous appelons l'héliosphère. À savoir que le vent solaire consiste en la projection de particules atomiques (essentiellement des protons et des  électrons) depuis la haute atmosphère de notre étoile. Ce plasma impose une pression vers l'extérieur du Système solaire et repousse le flux de particules similaires mais provenant de l'espace lointain. À 14 milliards de kilomètres de l'étoile, le vent s'essouffle car les particules chargées ralentissent rapidement à des vitesses subsoniques.

Au bord de cette bulle, soit l'héliosphère, la densité des particules chargées s'écroule et les champs magnétiques s'affaiblissent. Au-delà de cette frontière en désordre se trouve l'héliopause, qui est la limite où le vent solaire du Soleil est arrêté par le milieu interstellaire. À cet endroit, la pression de l'espace interstellaire qui souhaite s'introduire dans le système solaire et la pression de l'espace provenant de l'héliosphère, doivent s'équilibrer. Pour les scientifiques, savoir de manière précise et exactement à quoi cela ressemble, n'est pas une tâche facile. Bien entendu, nous pouvons réaliser des modèles pour estimer cela, mais rien ne vaut des preuves tangibles.

Heureusement pour nous, deux sondes traversent cette partie du système solaire : voici un diagramme pratique de la NASA pour expliquer comment tout ceci s'imbrique dans l'espace :

Les sondes spatiales Voyager, l'une dans l'héliosphère et l'autre juste au-delà dans l'espace interstellaire, ont pris des mesures d'un événement solaire connu sous le nom de GMIR, à quelques mois d'écart. Ces mesures ont permis aux scientifiques de calculer la pression totale dans l'héliosphère, ainsi que la vitesse du son dans la région. Crédits : NASA's Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith

À l'heure actuelle, la sonde Voyager 1 se trouve à environ 20 milliards de kilomètres de la Terre, dans le vide de l'espace interstellaire. Son partenaire, la sonde Voyager 2, est  sur le point de sortir du système solaire et rejoindre l'espace interstellaire à son tour.

Bien que ces deux sondes n'aient pas de moyen direct de nous en dire davantage sur les pressions de l'espace dans cette région, une récente augmentation de l'activité solaire, connue sous le nom de GMIR (de l'anglais global merged interaction region) a fourni une excellente occasion d'en apprendre plus sur ces pressions.

« Le moment était vraiment unique pour cet événement, car nous l'avons vu juste après que Voyager 1 se soit rendu dans l'espace interstellaire local », a déclaré Rankin. « Et bien qu'il s'agisse du premier événement de ce type, observé par Voyager 1, les données que nous pouvons continuer à examiner permettent de mieux comprendre l'évolution de la situation dans l'héliosphère et l'espace interstellaire », a ajouté Rankin.

Cette activité solaire particulière a envoyé une impulsion de particules dans l'espace et ce véritable cri a fait irruption dans l'héliosphère en 2012, lorsque Voyager 2 "observait et écoutait" cette région. Environ trois mois plus tard, Voyager 1 a également ressenti les effets de cette activité solaire.

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À partir des observations, les chercheurs ont calculé que la pression à la limite de l'héliosphère était d'environ 267 femtopascals, ce qui représente une fraction absolument minuscule de la pression atmosphérique de la Terre.

Cela pourrait être considéré comme une pression relativement minime, mais les chercheurs ont été surpris : « En additionnant les éléments connus d'études précédentes, nous avons constaté que notre nouvelle valeur est toujours supérieure à ce qui a été mesuré jusqu'à présent », a déclaré Rankin.

L'équipe de scientifiques a également été en mesure de calculer la vitesse des ondes sonores traversant ce milieu, soit 314 km/s ! Cela représente une vitesse mille fois plus rapide que celle du son voyageant dans notre atmosphère.

Et il y avait encore un autre élément pour le moins surprenant : le passage de l'onde s'alignait avec une baisse apparente de l'intensité des particules à haute vitesse, issues des rayons cosmiques. De plus, le fait que chacune des sondes ait expérimenté la même chose, mais de deux manières différentes, donne aux astrophysiciens un autre mystère à résoudre... « Essayer de comprendre pourquoi il y a une différence dans les rayons cosmiques à l'intérieur et à l'extérieur de l'héliosphère, reste une question ouverte », a expliqué Rankin.

Source :  The Astronomical Journal

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