"Вояджер-1" ставит ученых в тупик

Космические аппараты-близнецы "Вояджер-1" и "Вояджер-2" - не просто старожилы, а, можно сказать, старожилы-рекордсмены: они были запущены еще в 1977 году в рамках одноименного проекта по изучению дальних планет Солнечной системы и до сих пор продолжают поставлять ученым ценную информацию. Правда, следует заметить, что в работоспособном состоянии находятся вроде бы и космические аппараты "Пионер-6", "Пионер-7" и "Пионер-8", запущенные еще раньше, соответственно в 1965, 1966 и 1967 годах, но их можно назвать старожилами лишь условно, поскольку связь с ними за ненадобностью не поддерживается.

Совсем иное дело - "Вояджеры": помимо впечатляющих заслуг прошлых лет (вроде передачи на Землю первых детальных снимков Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и ряда их спутников), у этих космических аппаратов имеются и ничуть не меньшие "текущие" заслуги.

"Вояджеры" перевыполняют план

 В частности, "Вояджер-1" является на сегодняшний день самым удаленным от Солнца (и от Земли) рукотворным объектом: обогнав на пути в межзвездное пространство всех своих предшественников-соперников - космические зонды "Пионер-10" и Пионер-11" и брата-близнеца "Вояджер-2", - он первым покидает пределы Солнечной системы. И при этом продолжает поставлять информацию, порой ставящую астрофизиков в тупик и заставляющую их пересматривать давно устоявшиеся представления о том, как устроена та область космического пространства, где заканчивается Солнечная система и начинается межзвездная среда.

Эта область характеризуется тем, что солнечный ветер - поток испускаемых нашим светилом ионизированных частиц, - наталкивается на межзвездный ветер, состоящий из частиц межзвездного вещества, и быстро тормозится. Его скорость, внутри Солнечной системы в сотни и тысячи раз превышающая скорость звука, резко падает ниже звукового порога - это происходит на границе ударной волны. Потерявшие сверхзвуковую скорость частицы солнечного ветра, продолжая тормозиться, начинают реагировать с окружающим межзвездным веществом, при этом формируется так называемая гелиосферная мантия. А ее внешняя граница - она носит название гелиопаузы - считается и внешней границей Солнечной системы в целом.

"Вояджер-1" загадывает загадки

Хотя в СМИ не раз появлялись сообщения о том, что "Вояджеры" якобы уже покинули Солнечную систему и вышли в межзвездное пространство, на самом деле это не так. Судя по всему, оба "Вояджера" находятся внутри гелиосферной мантии, однако пока не достигли гелиопаузы, говорит профессор Стаматиос Кримигис (Stamatios Krimigis), глава космического отдела Лаборатории прикладной физики при университете Джонса Хопкинса в городе Лорел, штат Мэриленд, и научный руководитель проекта "Вояджер-1": "25 августа прошлого года аппарат зарегистрировал резкое ослабление солнечного ветра. Количество ионизированных частиц уменьшилось на 3 порядка, они почти полностью исчезли. Одновременно довольно значительно - на 20-30 процентов - увеличилось количество межзвездных частиц. И мы решили, что "Вояджер-1" преодолел границу Солнечной системы".

Поначалу поступавшие от аппарата данные в полной мере отвечали ожиданиям ученых, говорит профессор Кримигис: "Но потом мы обнаружили, что силовые линии магнитного поля Солнца, в котором продолжает свой полет "Вояджер-1", все еще лежат в плоскости, параллельной плоскости орбит планет. Между тем, в межзвездном пространстве вектор поля должен был изменить свое направление. Но мы этого не наблюдаем".

Пять раз через одну границу

Во всяком случае, пока. Получается, что если за критерий принять ситуацию с частицами солнечного ветра и межзвездного вещества, то "Вояджер-1" покинул Солнечную систему, а если судить по направленности магнитного поля, то не покинул. Это противоречие не поддается объяснению в рамках существующей модели строения внешней области гелиосферы - гелиосферной мантии.

Но и списать эффект на ошибку измерений невозможно: об их достоверности говорит, например, то, что приборы "Вояджера-1" зарегистрировали в общей сложности пять резких ослаблений солнечного ветра, четыре из которых вскоре снова сменялись его усилением, и лишь последнее ослабление оказалось вроде бы окончательным и бесповоротным. То есть аппарат пересекал некую границу не один, а пять раз. Профессор Кримигис говорит: "Это многократное пересечение границы логично объяснить тем, что она представляет собой пусть довольно узкую и четко очерченную, но не статичную, а подвижную зону. Она сдвигается то вперед, то назад - наподобие прибойной волны на пологом пляже".

Мантия пополнилась новым регионом

Теперь же "Вояджер-1" оказался в каком-то неизвестном регионе космического пространства, существование которого не было предсказано ни одной научной теорией. В результате ученым пришлось срочно вносить коррективы в свои представления о структуре гелиосферной мантии. Раньше считалось, что она состоит из двух регионов - региона торможения, в котором солнечный ветер продолжает замедляться, и региона стагнации, в котором индукция магнитного поля Солнца резко возрастает вследствие уплотнения, вызванного усилением давления заряженных частиц межзвездной среды.

Теперь же исследователи "нарастили" гелиосферную мантию снаружи еще одним регионом - зоной истощения. Она характеризуется направленностью межзвездного ветра, хотя до сих пор считалось, что космическое излучение здесь должно быть изотропным, и аномальной структурой магнитного поля. Получается, что и не покинув еще Солнечную систему, "Вояджер-1" уже предложил ученым совершенно новый и неожиданный объект для исследований. Однако едва ли те смогут предсказать, станет ли зона истощения последним перед гелиопаузой регионом гелиосферной мантии или ее придется опять "наращивать".