Illustration représentant les couches de l'héliosphère. Crédit :NASA/IBEX/Planétarium Adler
Aux confins de notre système solaire, la pression monte. Cette pression, le plasma de force, champs magnétiques et particules comme les ions, les rayons cosmiques et les électrons s'exercent les uns sur les autres lorsqu'ils circulent et entrent en collision, a récemment été mesurée par des scientifiques en totalité pour la première fois et elle s'est avérée plus élevée que prévu.
En utilisant les observations des rayons cosmiques galactiques - un type de particule hautement énergétique - des scientifiques du vaisseau spatial Voyager de la NASA ont calculé la pression totale des particules dans la région externe du système solaire, connu sous le nom d'héliogaine. À près de 9 milliards de kilomètres, cette région est difficile à étudier. Mais le positionnement unique du vaisseau spatial Voyager et le moment opportun d'un événement solaire ont rendu possibles les mesures de l'héliogaine. Et les résultats aident les scientifiques à comprendre comment le Soleil interagit avec son environnement.
"En additionnant les éléments connus des études antérieures, nous avons constaté que notre nouvelle valeur est encore plus grande que ce qui a été mesuré jusqu'à présent, " a déclaré Jamie Rankin, auteur principal de la nouvelle étude et astronome à l'Université de Princeton dans le New Jersey. "Cela dit qu'il y a d'autres éléments de la pression qui ne sont pas pris en compte pour le moment et qui pourraient y contribuer."
Sur Terre, nous avons la pression atmosphérique, créé par les molécules d'air attirées par gravité. Dans l'espace, il y a aussi une pression créée par des particules comme des ions et des électrons. Ces particules, chauffé et accéléré par le Soleil, crée un ballon géant connu sous le nom d'héliosphère qui s'étend à des millions de kilomètres au-delà de Pluton. La lisière de cette région, où l'influence du Soleil est surmontée par les pressions des particules d'autres étoiles et de l'espace interstellaire, C'est là que s'arrête l'influence magnétique du Soleil. (Son influence gravitationnelle s'étend beaucoup plus loin, ainsi le système solaire lui-même s'étend plus loin, également.)
Afin de mesurer la pression dans l'héliogaine, les scientifiques ont utilisé le vaisseau spatial Voyager, qui voyagent régulièrement hors du système solaire depuis 1977. Au moment des observations, Voyager 1 était déjà hors de l'héliosphère dans l'espace interstellaire, tandis que Voyager 2 restait toujours dans l'héliogaine.
"Il y avait un timing vraiment unique pour cet événement parce que nous l'avons vu juste après que Voyager 1 ait traversé l'espace interstellaire local, " dit Rankin. " Et bien que ce soit le premier événement que le Voyager a vu, il y a plus dans les données que nous pouvons continuer à regarder pour voir comment les choses dans l'héliogaine et l'espace interstellaire changent au fil du temps. »
Le vaisseau spatial Voyager, l'un dans l'héliogaine et l'autre juste au-delà dans l'espace interstellaire, a pris des mesures en tant que solaire, même connue sous le nom de région d'interaction mondiale fusionnée, passée par chaque vaisseau spatial à quatre mois d'intervalle. Ces mesures ont permis aux scientifiques de calculer la pression totale dans l'héliogaine, ainsi que la vitesse du son dans la région. Crédit :Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith
Les scientifiques ont utilisé un événement connu sous le nom de région d'interaction fusionnée globale, qui est causée par l'activité sur le Soleil. Le Soleil s'embrase périodiquement et libère d'énormes rafales de particules, comme dans les éjections de masse coronale. Alors qu'une série de ces événements voyagent dans l'espace, ils peuvent fusionner en un front géant, créant une onde de plasma poussée par des champs magnétiques.
Lorsqu'une de ces vagues a atteint l'héliogaine en 2012, il a été repéré par Voyager 2. La vague a fait diminuer temporairement le nombre de rayons cosmiques galactiques. Quatre mois plus tard, les scientifiques ont constaté une diminution similaire des observations de Voyager 1, juste de l'autre côté de la frontière du système solaire dans l'espace interstellaire.
Connaître la distance entre les engins spatiaux leur a permis de calculer la pression dans l'héliogaine ainsi que la vitesse du son. Dans l'héliogaine, le son se déplace à environ 300 kilomètres par seconde, mille fois plus vite qu'il ne se déplace dans l'air.
Les scientifiques ont noté que le changement des rayons cosmiques galactiques n'était pas exactement identique sur les deux engins spatiaux. Au niveau de Voyager 2 à l'intérieur de l'héliogaine, le nombre de rayons cosmiques a diminué dans toutes les directions autour du vaisseau spatial. Mais à Voyager 1, en dehors du système solaire, seuls les rayons cosmiques galactiques qui se déplaçaient perpendiculairement au champ magnétique dans la région ont diminué. Cette asymétrie suggère que quelque chose se passe lorsque l'onde traverse la frontière du système solaire.
"Essayer de comprendre pourquoi le changement des rayons cosmiques est différent à l'intérieur et à l'extérieur de l'héliogaine reste une question ouverte, " a déclaré Rankin.
L'étude de la pression et de la vitesse du son dans cette région à la frontière du système solaire peut aider les scientifiques à comprendre comment le Soleil influence l'espace interstellaire. Cela nous renseigne non seulement sur notre propre système solaire, mais aussi sur la dynamique autour d'autres étoiles et systèmes planétaires.
