สิ่งที่พบโดยยาน Voyagers

ยานอวกาศคู่แฝด Voyager  1 และ 2 ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อปี ค.ศ.1977 (พ.ศ.  2520) โดยแยกกันไปลำละทิศทาง  30 ปี ถัดมา ทั้งสองเดินทางไปจนถึงใกล้ขอบระบบสุริยะที่เรียกว่า heliopause

Voyager  1 อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ไกลกว่า 3 เท่าของระยะห่างของดาวพลูโตกับดวงอาทิตย์ และเป็นวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นที่อยู่ไกลจากโลกมาที่สุด และกำลังเคลื่อนที่ออกไปด้วยอัตราเร็ว 17 กิโลเมตรต่อวินาที   ยานอวกาศทั้งสองลำยังคงเก็บข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จากบริเวณที่พวกมันอยู่ผ่านทางเครือข่ายอวกาศห้วงลึก (Deep Space Network : DSN)

ทิศทางและตำแหน่งของยานอวกาศ Voyager  1, Voyager 2 , Pioneer 11 และ Pioneer 10 ซึ่งมีจุดหมายที่ขอบระบบสุริยะ 

Image credit: Lunar and Planetary Institute

แรกทีเดียวภารกิจเบื้องต้นของ Voyager 1 คือการสำรวจดาวพฤหัสบดี (Jupiter) และดาวเสาร์ (Saturn) จนค้นพบภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ (active volcanoes) บนดวงจันทร์ไอโอ (Io) ของดาวพฤหัสบดี และความซับซ้อนภายในวงแหวนดาวเสาร์ ส่วนยาน Voyager 2 เป้าหมายหลักคือ การสำรวจดาวยูเรนัส (Uranus) และดาวเนปจูน (Neptune)

ต่อมาภารกิจของยานอวกาศทั้งสองได้ถูกขยายออกไปให้เดินทางไปยังขอบของระบบสุริยะ ภายในปฏิบัติการ Voyager Interstellar Mission (VIM) เพื่อสำรวจขอบของระบบสุริยะ โดยยาน Voyager 1 เดินทางขึ้นไปทางทิศเหนือของระบบสุริยะ ส่วน Voyager 2 เดินทางลงไปทางทิศใต้

ยานอวกาศ Voyager 1 เดินทางผ่าน termination shock เมื่อวันที่ 16 ธันวาคม 2547 พบการเร่งความเร็วอนุภาค (particle acceleration)  แต่ก็ไม่ใช่ชนิดที่สามารถให้กำเนิดรังสีคอสมิคแบบผิดปกติ (Anomalous Cosmic Rays)  ส่วนยาน Voyager 2 คาดว่าจะเดินทางถึงบริเวณ termination shock ภายในปี ค.ศ. 2008 (พ.ศ. 2551) หรืออาจจะล่าช้ากว่า

ซึ่งเคยคาดกันว่าถัดจากบริเวณแนว termination shock ลมสุริยะจะเคลื่อนที่ช้าลง จากความเร็วนับล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมงจนมีความเร็วเหลือเพียงไม่กี่แสนกิโลเมตร มีความหนาแน่นสูงขึ้น และอุณหภูมิสูงขึ้น ขณะที่ปะทะกับตัวกลางระหว่างดาวฤกษ์ (interstellar medium)  แต่สิ่งที่พบคือลมสุริยะกลับช้ากว่าที่คาดและยังเคลื่อนกลับเข้าหาดวงอาทิตย์   นักวิทยาศาสตร์คาดว่า อาจเป็นเพราะความดันของลมสุริยะลดต่ำลงในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีจุดดับลดลงมากที่สุดในรอบ 11 ปี

นอกจากนี้ทิศทางของสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ (interplanetary magnetic field) แปรเปลี่ยนช้ามากในบริเวณที่ถัดจาก termination shock ออกไป ขณะที่ดวงอาทิตย์ใช้เวลาหมุนรอบตัวเองประมาณ 26 วัน  ทิศทางของสนามแม่เหล็กควรจะเปลี่ยนทุกๆ 13 วัน  สนามแม่เหล็กจึงดูเหมือนลายทางบนตัวม้าลาย (zebra stripe) ที่กำลังเคลื่อนออกจากดวงอาทิตย์ด้วยอัตราเร็วเดียวกับยาน Voyager 1 จึงดูเหมือนว่าสนามแม่เหล็กที่ยาน Voyager 1 ตรวจวัดได้แปรเปลี่ยนทิศทางและขนาดอย่างช้าๆ

ความเข้มสนามแม่เหล็กโดยเฉลี่ยที่วัดโดยยาน Voyager 2 

เทียบกับกราฟเส้นจากทฤษฎีที่ทำนายความเข้มของสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ ณ ตำแหน่งต่างๆ จากดวงอาทิตย์     

Image credit: http://interstellar.jpl.nasa.gov/interstellar/probe/interstellar/explore.html

ปริศนาอีกประการหนึ่งคือ จากการนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ที่ว่าไอออนจากอวกาศระหว่างดาวฤกษ์ (interstellar ion) จะถูกสะท้อนกลับไปมาข้ามแนวปะทะ termination shock  แล้วค่อยๆ ได้รับพลังงานมากขึ้นทุกๆ ครั้งที่สะท้อนไปมา และกลายเป็นรังสีคอสมิคความเร็วสูง (high speed cosmic rays) ดังนั้นจึงควรจะมีไอออนของรังสีคอสมิคอยู่อย่างหนาแน่นภายในบริเวณ termination shock  ทว่ายาน Voyager 1 กลับไม่สามารถตรวจวัดไอออนที่ควรจะอยู่กันอย่างหนาแน่นที่สุดบริเวณ termination shock ได้  แต่กลับพบว่าความหนาแน่นของไอออนค่อยๆ เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอในบริเวณที่ถัดออกไปจาก termination shock เรื่อยๆ  ซึ่งหมายความว่า  มีแหล่งกำเนิดรังสีคอสมิคอยู่ภายนอกขอบระบบสุริยะที่ยังไม่ถูกค้นพบอยู่อีก

รังสีคอสมิคที่ตรวจวัดได้โดยยาน Voyager  1 เดิมนักวิทยาศาสตร์คาดว่า termination shock  จะเป็นบริเวณที่พบรังสีคอสมิคมากที่สุด

แต่กลับพบว่ามีรังสีคอสมิคเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เมื่อออกห่างจาก termination shock   

Image credit: http://www.bu.edu/csp/EMMREM/radiation.html

ยานอวกาศทั้งสองสามารถทำงานได้แม้ในสภาพเย็นเยือกและมืดสนิทที่ระยะทางนับพันล้านกิโลเมตรจากดวงอาทิตย์  ทั้งสองลำใช้พลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า radioisotope thermoelectric generator ซึ่งผลิตไฟฟ้าจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีพลูโตเนียม (plutonium) ซึ่งให้ความร้อนมาผลิตกระแสไฟฟ้า

อ้างอิง

http://voyager.jpl.nasa.gov/ http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/voyager_agu.html