과학자들은 보이저 호가 성간우주에 진입했다는 것을 어떻게 알 수 있을까?

 

 

과학자들은 보이저 호가 성간 우주공간에 진입했다는 것을 어떻게 알 수 있을까?

 

대전입자 밀도의 증가 양상이 이를 증명하는 핵심이다.

 

우리 태양은 헬리오스피어(heliosphere)라고 부르는 태양풍에 의해 깎여진 거품 내에 위치하고 있다.
행성들이 공전하고 있는 이 거품을 넘어선 곳이 바로 성간 우주인데 이곳은 별들 사이 플라즈마와 가스가 가득차 있는 지역이다.

 

 

성간 공간의 이 지역에서 가스는 뜨겁고 헬리오스피어 안에서는 태양풍에 의해 희석되는 대전입자들과 중성수소들이 훨씬 고밀도로 혼재되어 있다.

 

파란색 선은 이 입자들의 밀도가 태양으로부터 멀어질수록 헬리오스피어 내에서 어떻게 감소하고 있는 보여주는 이론적 모델로서
곧이어 나타나는 이 입자밀도의 작은 증가양상은 보이저 1호와 2호가 헬리오스피어의 말단충격파를 지날 때 감지된 것이다.

 

 

플라즈마 밀도의 급격한 증가는 헬리오스피어에서 성간 매질로 전이되는 지점에서 발생한다.
이 그래프는 보이저 1호가 성간 우주 공간으로 진입할 때의 위치를 보여주고 있는데 이 위치는 태양으로부터 120AU 거리이며 이 지점에서 광자의 밀도는 0.08 cm-3으로 측정되었다.

 

이 지점은 이론적모델이 예견한 지점에서 약간 왼쪽으로 위치하고 있는데, 입자 밀도가 이렇게 높게 증가되는 양상은 보이저 1호가 성간 우주로 진입한 것이 아니라면 설명하기가 불가능하다.

 

출처 : NASA 제트추진연구소(JPL, Jet Propulsion Laboratory) Photo Journal
         http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17441

 

 

원문>

PIA17441: Observed Change in Density Shows Voyager is in Interstellar Space

Original Caption Released with Image:

How did scientists know that Voyager entered interstellar space? An increase in the density of charged particles was the key piece of evidence. Our sun sits in a bubble, called the heliosphere, carved out by wind emitted from the hot sun. Beyond this bubble, within which all the planets orbit, is interstellar space -- the region filled with plasma and neutral gas between the stars. In this local region of interstellar space, the gas is warm and filled with a mixture of charged particles and neutral hydrogen that are much more dense than the diluted solar wind inside the bubble.

The blue line is a theoretical model showing how the density of particles decreases within the heliosphere as the distance from the sun increases, followed by a comparatively small increase in particle density, which was seen when Voyager 1 and 2 crossed the heliospheric termination shock. An enormous jump in the plasma density occurs at the transition from the heliosphere to the interstellar medium.

This graphic of Voyager 1 shows its location when it crossed into interstellar space, at 120 astronomical units from the sun, where it measured a proton density of 0.08 cm-3 (an astronomical unit is the distance between Earth and the sun). This point lies slightly to the left of the theoretical model, but the density is so high that it cannot possibly be explained unless Voyager 1 is now in interstellar space.

The Voyager spacecraft were built and continue to be operated by NASA's Jet Propulsion Laboratory, in Pasadena, Calif. Caltech manages JPL for NASA. The Voyager missions are a part of NASA's Heliophysics System Observatory, sponsored by the Heliophysics Division of the Science Mission Directorate at NASA Headquarters in Washington.

For more information about Voyager, visit http://www.nasa.gov/voyager and http://voyager.jpl.nasa.gov.

Image Credit: NASA/JPL-Caltech
Image Addition Date: 2013-09-12