恒星际空间(星际空间ipfs)
旅行者1号进入恒星际空间的幻想图。2012年,这个美国宇航局的探测器正式进入恒星之间的太空。插图:NASA, JPL-CALTECH
撰文:NADIA DRAKE
美国宇航局的两颗旅行者号探测器,已经在星际空间里飞行了40多年,从外太阳系的大行星身旁经过,飞向太阳系的边缘。如今,其中一个探测器已经到达了探索旅程中的里程碑:12月10日,美国宇航局宣布,旅行者2号已经进入恒星际空间,比旅行者1号晚了6年。这对“双胞胎”是迄今为止飞得最远的两颗探测器。
为确认旅行者2号的存在,科学家们分析了探测器上等离子体科研仪器(Plasma Science Experiment)的数据。该仪器能测量日球层顶,即太阳保护性等离子体“气泡”与恒星际空间的界限。11月5日,该仪器记录到太阳等离子体粒子的骤减。与此同时,旅行者2号遭遇了来自星系其它地方的更多高能粒子,由此确认该探测器已经离开了我们的太阳系。
等离子体实验的首席专家、麻省理工学院的研究员John Richardson在一份声明中说:“从事旅行者号的研究,让我感觉自己就是一名探险者,因为我们看到的一切都是全新的。虽然旅行者1号在2012年已经越过了日球层顶,但它是不同时间走的不同的路径,而且也没有等离子体数据。因此,我们看到的东西是任何人都从未见过的。”
虽然两个旅行者探测器与太阳的距离超过177亿千米,但它们的故事才刚刚开始。从目前的路径来看,这两颗探测器在脱离太阳的引力束缚之后,将继续朝着亘古的星系前行,甚至在四五十亿年后太阳死亡之后,也不会停下脚步。假如有一天,外星文明将它们捕获,两颗探测器上刻有地球图像和声音的金唱片,能否再一次播放出属于那个逝去逝去已久的行星最后的低诉。
假设它们按照目前的轨道行进,两颗探测器的前途都将十分孤独,因为,虽然在地球上看去,满天都是繁星,但太空其实真的很空。恒星之间的距离十分遥远,即便我们的星系冲进旁边的星系,也不太可能发生恒星撞击事件。
此外,根据天文学家的预测,按照它们在宇宙中的轨迹,未来10万年里,它们会飞过几颗恒星、一个或三个尘埃云。以下是两颗旅行者号探测器在相对较近的未来可能会遇到的几个宇宙“地标”。
旅行者2号
1977年8月20日,旅行者2号从美国佛罗里达州的卡纳尔拉尔角发射升空。奶牛大小的它,先在我们的外太阳系壮游一番,在木星和土星身旁有了几个重大发现,并发回了一些天王星与海王星迄今为止最佳的图像。
目前,该探测器正以每小时约55500千米的速度向太阳系平面下方飞去,向南朝着人马座方向行进。2018年11月5日,它穿过了日球层顶,飞出了太阳的保护性等离子体泡。
虽然旅行者2号刚刚进入恒星际空间,但它在4万年后才会遇到下一颗恒星。届时,它与小小的红矮星Ross 248的距离约1.7光年。此时,Ross 248将成为距离地球最近的恒星,两者相距仅3.02光年,比如今的半人马座α还要近。
距现在61000年后,旅行者2号将经过奥尔特云。据卫斯理大学的Seth Redfield介绍,奥尔特云非常巨大,由大量冰冻天体构成,宽度相当于日地距离的20万倍。
虽然旅行者2号刚刚进入恒星际空间,但它在4万年后才会遇到下一颗恒星。
大多科学家都认为,那些几千年才绕太阳一圈的彗星都来自奥尔特云。如果你认为太阳引力作用消失的地方即是边界,它也可能是太阳系的真正边界。
Redfield说:“奥尔特云的外边缘近似于太阳系的边界。”他利用哈勃望远镜仔细研究了两个旅行者号探测器未来10万年的路径,甚至粗略估算了未来几百万年的路径。
到公元298000年,旅行者2号与地球夜空最亮的天狼星相距约4光年。之后,再经历10万年后,它会从delta Pav和GJ 754这两颗恒星身旁经过。
旅行者1号
1977年9月5日,旅行者1号紧随旅行者2号升空。1979年和1980年,它分别与木星和土星相遇,发回了木卫一上火星爆发的壮观图景,然后继续往外飞去。
1990年2月14日,它回头拍下了太阳系。距卡尔•萨根(Carl Sagan)描述,其中一系列照片中,我们的蓝色星球看上去就像是“阳光中漂浮着的一粒微尘”。
旅行者1号现在正以每小时约56000千米的速度飞向蛇夫座。它是太空中迄今最快的人造物体。2013年,它成为第一颗离开日球层顶并进入恒星际空间的探测器。
公元40272年,旅行者1号与鹿豹座中的恒星Gliese 445将相距1.7光年。
公元56000年,旅行者1号将飞出奥尔特云。再过570000年,它将会掠过恒星GJ 686和GJ 678。
流浪的奇迹
此后,两颗探测器将继续向外飞行,从“本星系泡”中的几个尘埃云中穿过。“本星系泡”是几颗超新星剧烈爆炸后产生的空洞,太阳系已在该空洞中运动了至少300万年。之后,它们将分别在570万年和630万年之后从“本星系泡”中飞出。
此后,一切都变得扑朔迷离。围绕银河系中心公转的恒星及尘埃云是如何运动的,目前还不是特别清楚;而且探测器从尘埃云穿过时,可能会放慢速度。此外,探测器如果遇到流浪的行星,可能会像桌球一样被弹开。(流浪行星是指不绕任何恒星公转的行星,译者注。)
Redfield说:“恒星际空间里可能会有大量的流浪行星。旅行者号探测器与这类天体相对较近地相遇,就可能会改变航线。”
最终,与银河系里众多恒星一样,旅行者号探测器将会伴着银河系的节奏,余生都围绕着银心运转。
旅行者号项目科学家Ed Stone说:“太阳附近的所有恒星都围绕着银河系中心公转,周期为2.25亿至2.5亿年。旅行者号也将进入此类独立轨道,每隔2.25亿年公转一圈,直至银河系与其它星系碰撞才会打乱这种有序的流转。”
那将是40亿年之后的事情了。届时,临近的仙女座星系将会撞入银河系,我们的天空也将以奇特的方式重构。
旅行者号探测器的最终灭亡究竟会是怎样?是被一千次微型陨石撞击而死,还是在一次不大可能的大碰撞中死去?一切都还未知。当我们的太阳死亡,把周围变成另一副模样时,逃出太阳系的旅行者号探测器甚至可能比太阳系本身活得还久。
Redfield说:“宇宙总是能很好地保存它的居民。毕竟,太阳系里的天体,即便是小天体,也已经存在了45亿年。”