Una ilustración que muestra una de las naves espaciales gemelas Voyager de la NASA. Ambos Voyager han entrado en el espacio interestelar o en el espacio fuera de la heliosfera de nuestro Sol. Créditos: NASA / JPL-Caltech

En la escasa colección de átomos que llena el espacio interestelar, la Voyager 1 ha medido una serie de ondas de larga duración donde anteriormente solo detectaba explosiones esporádicas.

Hasta hace poco, todas las naves espaciales de la historia habían realizado todas sus mediciones dentro de nuestra heliosfera, la burbuja magnética inflada por nuestro Sol. Pero el 25 de agosto de 2012, la Voyager 1 de la NASA cambió eso. Cuando cruzó el límite de la heliosfera, se convirtió en el primer objeto creado por humanos en entrar y medir el espacio interestelar. Ahora, ocho años después de su viaje interestelar, una escucha atenta de los datos de la Voyager 1 está produciendo nuevos conocimientos sobre cómo es esa frontera.

Si nuestra heliosfera es un barco que navega por aguas interestelares, la Voyager 1 es una balsa salvavidas que acaba de caer desde la cubierta, decidida a estudiar las corrientes. Por ahora, las aguas turbulentas que se sienten provienen principalmente de la estela de nuestra heliosfera. Pero más lejos, sentirá los movimientos de fuentes más profundas en el cosmos. Eventualmente, la presencia de nuestra heliosfera desaparecerá por completo de sus mediciones.

«Tenemos algunas ideas sobre qué tan lejos necesitará llegar la Voyager para comenzar a ver aguas interestelares más puras, por así decirlo», dijo Stella Ocker, Ph.D. estudiante de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, y el miembro más nuevo del equipo Voyager. «Pero no estamos del todo seguros de cuándo llegaremos a ese punto».

El nuevo estudio de Ocker, publicado el lunes en Nature Astronomy, informa lo que podría ser la primera medición continua de la densidad de material en el espacio interestelar. «Esta detección nos ofrece una nueva forma de medir la densidad del espacio interestelar y abre una nueva vía para que exploremos la estructura del medio interestelar muy cercano», dijo Ocker.

Cuando uno imagina el material entre las estrellas (los astrónomos lo llaman el «medio interestelar», una sopa de partículas y radiación), uno podría volver a imaginar un ambiente tranquilo, silencioso y sereno. Sería un error.

«He usado la frase ‘el medio interestelar inactivo’, pero puedes encontrar muchos lugares que no están particularmente inactivos», dijo Jim Cordes, físico espacial de Cornell y coautor del artículo.

Como el océano, el medio interestelar está lleno de olas turbulentas. Los más grandes provienen de la rotación de nuestra galaxia, ya que el espacio se difumina contra sí mismo y presenta ondulaciones de decenas de años luz de diámetro. Olas más pequeñas (aunque aún gigantes) surgen de las explosiones de supernovas, que se extienden miles de millones de millas de cresta a cresta. Las ondas más pequeñas suelen ser de nuestro propio Sol, ya que las erupciones solares envían ondas de choque a través del espacio que impregnan el revestimiento de nuestra heliosfera.

Estas olas rompientes revelan pistas sobre la densidad del medio interestelar, un valor que afecta nuestra comprensión de la forma de nuestra heliosfera, cómo se forman las estrellas e incluso nuestra propia ubicación en la galaxia. A medida que estas ondas reverberan a través del espacio, hacen vibrar los electrones a su alrededor, que resuenan a frecuencias características dependiendo de cuán apiñados estén. Cuanto mayor sea el tono de ese timbre, mayor será la densidad de electrones. El Subsistema de Ondas de Plasma de la Voyager 1, que incluye dos antenas de «orejas de conejo» que sobresalen 30 pies (10 metros) detrás de la nave espacial, fue diseñado para escuchar ese timbre.

Una ilustración de la nave espacial Voyager de la NASA que muestra las antenas utilizadas por el Subsistema de Ondas de Plasma y otros instrumentos. Créditos: NASA / JPL-Caltech

En noviembre de 2012, tres meses después de salir de la heliosfera, la Voyager 1 escuchó sonidos interestelares por primera vez. Seis meses después, apareció otro “silbido”, esta vez más fuerte y aún más agudo. El medio interestelar parecía volverse más grueso y rápido.

La nave espacial Voyager 1 de la NASA capturó estos sonidos del espacio interestelar. El instrumento de ondas de plasma de la Voyager 1 detectó las vibraciones del denso plasma interestelar, o gas ionizado, de octubre a noviembre de 2012 y de abril a mayo de 2013. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Estos silbidos momentáneos continúan a intervalos irregulares en los datos de la Voyager hoy. Son una forma excelente de estudiar la densidad del medio interestelar, pero se necesita algo de paciencia.

«Solo se han visto una vez al año, por lo que confiar en este tipo de eventos fortuitos significaba que nuestro mapa de la densidad del espacio interestelar era un poco escaso», dijo Ocker.

Ocker se propuso encontrar una medida corriente de densidad media interestelar para llenar los vacíos, una que no dependa de las ondas de choque ocasionales que se propagan desde el Sol. Después de filtrar los datos de la Voyager 1, buscando señales débiles pero consistentes, encontró un candidato prometedor. Comenzó a repuntar a mediados de 2017, justo en el momento de otro silbido.

«Es prácticamente un solo tono», dijo Ocker. «Y con el tiempo, lo escuchamos cambiar, pero la forma en que se mueve la frecuencia nos dice cómo está cambiando la densidad».

Los eventos de oscilación de plasma débiles pero casi continuos, visibles como una delgada línea roja en este gráfico / tk, conectan eventos más fuertes en los datos del subsistema de ondas de plasma de la Voyager 1. El gráfico superior muestra solo las señales fuertes (fondo azul), mientras que el inferior muestra los datos filtrados que muestran señales más débiles. Créditos: NASA / JPL-Caltech / Stella Ocker

Ocker llama a la nueva señal una emisión de ondas de plasma, y también pareció rastrear la densidad del espacio interestelar. Cuando aparecieron los pitos abruptos en los datos, el tono de la emisión sube y baja con ellos. La señal también se parece a una observada en la atmósfera superior de la Tierra que se sabe que sigue la densidad de electrones allí.

“Esto es realmente emocionante, porque podemos muestrear regularmente la densidad en un tramo de espacio muy largo, el tramo de espacio más largo que tenemos hasta ahora”, dijo Ocker. «Esto nos proporciona el mapa más completo de la densidad y el medio interestelar visto por la Voyager».

Según la señal, la densidad de electrones alrededor de la Voyager 1 comenzó a aumentar en 2013 y alcanzó sus niveles actuales a mediados de 2015, un aumento de aproximadamente 40 veces en la densidad. La nave espacial parece estar en un rango de densidad similar, con algunas fluctuaciones, en todo el conjunto de datos que analizaron y que terminó a principios de 2020.

Ocker y sus colegas actualmente están tratando de desarrollar un modelo físico de cómo se produce la emisión de ondas de plasma que será clave para interpretarlo. Mientras tanto, el subsistema de ondas de plasma de la Voyager 1 sigue enviando datos cada vez más lejos de casa, donde cada nuevo descubrimiento tiene el potencial de hacernos reimaginar nuestro hogar en el cosmos.

La nave espacial Voyager fue construida por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que continúa operando ambos. JPL es una división de Caltech en Pasadena. Las misiones Voyager son parte del Observatorio del Sistema de Heliofísica de la NASA, patrocinado por la División de Heliofísica de la Dirección de Misiones Científicas en Washington.

Para obtener más información en Inglés sobre la nave espacial Voyager, visite: https://www.nasa.gov/voyager y https://voyager.jpl.nasa.gov

Traducción con fines divulgativos del articulo original en Ingles, escrito por Miles Hatfield.
Créditos: Nasa / JPL-Caltech / Stella Ocker / Miles Hatfield

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