航海家 1 號的磁場之謎已解

作者 | 發布日期 2015 年 11 月 15 日 0:00 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly
flickr CajunAstro

航海家 1 號(Voyager 1)於 1970 年發射升空迄今,在太空中航行了 35 年之久,並從 2012 年中開始成為第一架脫離太陽系、進入星際空間的太空船。美國新罕布夏大學(University of New Hampshire)科學家 Nathan Schwadron 等人發表論文指出,他們已經解開一項航海家 1 號的未解之謎:為何航海家 1 號觀測到的磁場方向與其他太空觀測結果不相符?



太陽風能涵蓋的泡泡狀結構便是太陽系的勢力範圍,稱為太陽圈(heliosphere),但航海家 1 號在 35 年旅程中蒐集到的磁場資料,並非科學家預期會看到的模樣:在太空船穿過太陽圈頂(heliopause)的邊界進入星際空間時,按理來說航海家 1 號應該觀測到磁場有某種特別的偏移現象。

而在航海家 1 號傳回的資料中,科學家得出的局部星際空間磁場方向偏移量,比預期大了 40 度左右。有些科學家據此推斷,這個狀況是航海家 1 號其實還處在太陽圈頂以內,並未衝出至星際空間的緣故。

Schwadron 等人採用 4 組其他太空船蒐集的數據資料進行三角測量(triangulation),其中包含星際邊界探測者號(Interstellar Boundary Explorer,IBEX);IBEX 曾於 2009 年發現太陽系中有道由能量與粒子組成的神秘帶狀結構(ribbon),科學家相信這個粒子能量帶可能與行星際磁場有關。從這 4 組數據資料,他們發現航海家 1 號像是定向越野賽跑者一樣,順著指南針所指的磁場方向前行,而在航海家 1 號附近,指南針所指的「磁北極」方向,恰是 IBEX 發現的那道能量粒子帶的中心,而這應該也就是原始的星際磁場方向。

台北天文館配圖

這些科學家研究顯示,航海家 1 號觀測到的最初磁場方向,受到太陽圈頂的影響而偏折,因此太空船正在一個磁場繞離真正磁北極方向的特別太空區域內移動,如上圖。這意味著即使航海家 1 號在 2012 年時穿越了太陽圈頂,它仍然航行在磁場混亂區中,且至少在 2025 年之前都不會抵達真正的星際空間中。

Schwadron 表示,他們的分析結果確認了兩項前所未定之事:第一是 IBEX 能量粒子帶就是星際磁場的方向,其次是航海家 1 號現在已經越過太陽圈頂。不過從這些發現,這些科學家也知道了,至少還得再等 10 年,航海家 1 號才能進入太陽魔掌完全碰觸不了的星際空間區域。從太空時代初啟至今,人們從未抵達並探索過這麼廣闊而原始的環境;從宇宙線和磁場的角度來看,這個星際空間的性質究竟會是什麼樣的環境?等到下一次航海家 1 號越過下一個邊界,科學家們或許已經做好破解眾多天文懸案的心理準備。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:Flickr/CajunAstro CC BY 2.0) 

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