兩顆旅行者號探測器均已進入恆星際空間,未來何去何從?

兩顆旅行者號探測器均已進入恆星際空間,未來何去何從?

旅行者1號進入恆星際空間的幻想圖。2012年,這個美國宇航局的探測器正式進入恆星之間的太空。插圖:NASA, JPL-CALTECH

撰文:NADIA DRAKE

美國宇航局的兩顆旅行者號探測器,已經在星際空間裡飛行了40多年,從外太陽系的大行星身旁經過,飛向太陽系的邊緣。如今,其中一個探測器已經到達了探索旅程中的里程碑:12月10日,美國宇航局宣佈,旅行者2號已經進入恆星際空間,比旅行者1號晚了6年。這對“雙胞胎”是迄今為止飛得最遠的兩顆探測器。

為確認旅行者2號的存在,科學家們分析了探測器上等離子體科研儀器(Plasma Science Experiment)的數據。該儀器能測量日球層頂,即太陽保護性等離子體“氣泡”與恆星際空間的界限。11月5日,該儀器記錄到太陽等離子體粒子的驟減。與此同時,旅行者2號遭遇了來自星系其它地方的更多高能粒子,由此確認該探測器已經離開了我們的太陽系。

等離子體實驗的首席專家、麻省理工學院的研究員John Richardson在一份聲明中說:“從事旅行者號的研究,讓我感覺自己就是一名探險者,因為我們看到的一切都是全新的。雖然旅行者1號在2012年已經越過了日球層頂,但它是不同時間走的不同的路徑,而且也沒有等離子體數據。因此,我們看到的東西是任何人都從未見過的。”

雖然兩個旅行者探測器與太陽的距離超過177億千米,但它們的故事才剛剛開始。從目前的路徑來看,這兩顆探測器在脫離太陽的引力束縛之後,將繼續朝著亙古的星系前行,甚至在四五十億年後太陽死亡之後,也不會停下腳步。假如有一天,外星文明將它們捕獲,兩顆探測器上刻有地球圖像和聲音的金唱片,能否再一次播放出屬於那個逝去逝去已久的行星最後的低訴。

假設它們按照目前的軌道行進,兩顆探測器的前途都將十分孤獨,因為,雖然在地球上看去,滿天都是繁星,但太空其實真的很空。恆星之間的距離十分遙遠,即便我們的星系衝進旁邊的星系,也不太可能發生恆星撞擊事件。

此外,根據天文學家的預測,按照它們在宇宙中的軌跡,未來10萬年裡,它們會飛過幾顆恆星、一個或三個塵埃雲。以下是兩顆旅行者號探測器在相對較近的未來可能會遇到的幾個宇宙“地標”。

旅行者2號

1977年8月20日,旅行者2號從美國佛羅里達州的卡納爾拉爾角發射升空。奶牛大小的它,先在我們的外太陽系壯遊一番,在木星和土星身旁有了幾個重大發現,併發回了一些天王星與海王星迄今為止最佳的圖像。

目前,該探測器正以每小時約55500千米的速度向太陽系平面下方飛去,向南朝著人馬座方向行進。2018年11月5日,它穿過了日球層頂,飛出了太陽的保護性等離子體泡。

雖然旅行者2號剛剛進入恆星際空間,但它在4萬年後才會遇到下一顆恆星。屆時,它與小小的紅矮星Ross 248的距離約1.7光年。此時,Ross 248將成為距離地球最近的恆星,兩者相距僅3.02光年,比如今的半人馬座α還要近。

距現在61000年後,旅行者2號將經過奧爾特雲。據衛斯理大學的Seth Redfield介紹,奧爾特雲非常巨大,由大量冰凍天體構成,寬度相當於日地距離的20萬倍。

雖然旅行者2號剛剛進入恆星際空間,但它在4萬年後才會遇到下一顆恆星。

大多科學家都認為,那些幾千年才繞太陽一圈的彗星都來自奧爾特雲。如果你認為太陽引力作用消失的地方即是邊界,它也可能是太陽系的真正邊界。

Redfield說:“奧爾特雲的外邊緣近似於太陽系的邊界。”他利用哈勃望遠鏡仔細研究了兩個旅行者號探測器未來10萬年的路徑,甚至粗略估算了未來幾百萬年的路徑。

到公元298000年,旅行者2號與地球夜空最亮的天狼星相距約4光年。之後,再經歷10萬年後,它會從delta Pav和GJ 754這兩顆恆星身旁經過。

旅行者1號

1977年9月5日,旅行者1號緊隨旅行者2號升空。1979年和1980年,它分別與木星和土星相遇,發回了木衛一上火星爆發的壯觀圖景,然後繼續往外飛去。

1990年2月14日,它回頭拍下了太陽系。距卡爾•薩根(Carl Sagan)描述,其中一系列照片中,我們的藍色星球看上去就像是“陽光中漂浮著的一粒微塵”。

旅行者1號現在正以每小時約56000千米的速度飛向蛇夫座。它是太空中迄今最快的人造物體。2013年,它成為第一顆離開日球層頂並進入恆星際空間的探測器。

公元40272年,旅行者1號與鹿豹座中的恆星Gliese 445將相距1.7光年。

公元56000年,旅行者1號將飛出奧爾特雲。再過570000年,它將會掠過恆星GJ 686和GJ 678。

流浪的奇蹟

此後,兩顆探測器將繼續向外飛行,從“本星系泡”中的幾個塵埃雲中穿過。“本星系泡”是幾顆超新星劇烈爆炸後產生的空洞,太陽系已在該空洞中運動了至少300萬年。之後,它們將分別在570萬年和630萬年之後從“本星系泡”中飛出。

此後,一切都變得撲朔迷離。圍繞銀河系中心公轉的恆星及塵埃雲是如何運動的,目前還不是特別清楚;而且探測器從塵埃雲穿過時,可能會放慢速度。此外,探測器如果遇到流浪的行星,可能會像桌球一樣被彈開。(流浪行星是指不繞任何恆星公轉的行星,譯者注。)

Redfield說:“恆星際空間裡可能會有大量的流浪行星。旅行者號探測器與這類天體相對較近地相遇,就可能會改變航線。”

最終,與銀河系裡眾多恆星一樣,旅行者號探測器將會伴著銀河系的節奏,餘生都圍繞著銀心運轉。

旅行者號項目科學家Ed Stone說:“太陽附近的所有恆星都圍繞著銀河系中心公轉,週期為2.25億至2.5億年。旅行者號也將進入此類獨立軌道,每隔2.25億年公轉一圈,直至銀河系與其它星系碰撞才會打亂這種有序的流轉。”

那將是40億年之後的事情了。屆時,臨近的仙女座星系將會撞入銀河系,我們的天空也將以奇特的方式重構。

旅行者號探測器的最終滅亡究竟會是怎樣?是被一千次微型隕石撞擊而死,還是在一次不大可能的大碰撞中死去?一切都還未知。當我們的太陽死亡,把周圍變成另一副模樣時,逃出太陽系的旅行者號探測器甚至可能比太陽系本身活得還久。

Redfield說:“宇宙總是能很好地保存它的居民。畢竟,太陽系裡的天體,即便是小天體,也已經存在了45億年。”


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