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New Horizons osserva da lontano il mezzo interstellare: gli astronauti

Nel gennaio 2006 ha lasciato New Horizons, la prima navicella spaziale destinata ad affrontare l’ultimo pianeta non ancora visitato da una sonda robotica: Plutone. Durante il suo lunghissimo viaggio, l’Unione Astronomica Internazionale ha rivisitato la definizione del pianeta, declassando Plutone a pianeta nano. Tuttavia, il significato scientifico della missione è rimasto inalterato Luglio 2015 Sono riuscito a raggiungere tutti i principali obiettivi prefissati, sorvolare il pianeta nano (ora), scattare foto e fare sondaggi con vari strumenti, tra cui SWAP, acronimo di Vento solare intorno a PlutoneChi ha scoperto le particelle cariche attorno a Plutone.

New Horizons sfrecciava oltre il globo di ghiaccio a una velocità molto elevata, circa 50.000 km / h; Poiché era impossibile trasportare abbastanza carburante per rallentare ed entrare in orbita, la navicella continuò ad allontanarsi, in attesa di una possibile nuova missione da eseguire. Nel 2019, festeggia il capodanno sorvolando un altro oggetto della cintura di Kuiper (KBO), Arokoth, La cui esistenza è stata scoperta solo nel 2014, molto tempo dopo la partenza della sonda dalla Terra. Da allora, ha viaggiato in attesa di scoprire un altro oggetto in viaggio dalla Terra per giustificare i costi di manutenzione della missione, che ammontano a circa 10 milioni all’anno, altrimenti la missione potrebbe essere completata all’inizio del prossimo anno.

L’immagine è visibile solo con occhiali 3D rossi e blu. Anaglifo è stato creato da due immagini di Wolf 359 prese da due punti diversi del sistema solare. Credito: NASA / Enrico Richetti

Ma mentre aspetti pazientemente, New Horizons non se ne sta a guardare ei suoi strumenti vengono spremuti per estrarre quanta più scienza possibile; Dopotutto, è la terza sonda operativa più distante mai realizzata e può darci una visione dell’oceano del Sistema Solare che non possiamo ottenere dalla Terra. Ad esempio, nell’aprile 2020, ha catturato un’immagine di due stelle, Proxima Centauri e Wolf 359, contemporaneamente ai telescopi dalla Terra, fornendo per la prima volta una vista di una stella da due punti lontani, consentendo di ricostruire una visione 3D.

Inoltre, la sonda può darci indizi sullo spazio interstellare senza ancora entrarci. In teoria, questo pianeta non è ancora vicino a noi, perché è ancora abbondantemente presente all’interno dell’eliosfera, la regione elettromagnetica dell’influenza del sole che tradizionalmente definisce il sistema solare. Ed è proprio la natura delle interazioni che avvengono tra le particelle, sia interne che esterne al nostro sistema, a favore delle misurazioni effettuate da New Horizons.

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Lo spazio non è vuoto e il sole, con tutti i corpi celesti in orbita attorno ad esso, si sta muovendo nella Via Lattea a una velocità relativa al centro della galassia di poco meno di un milione di chilometri all’ora (828.000 km / ho 230.000 m / s) per utilizzare un’unità di misura Sistema internazionale). Quando gli atomi neutri del mezzo interstellare incontrano il vento o la radiazione solare, l’elettrone può essere lacerato e continuare come ioni (chiamato Pickup ion). In questo caso potrebbe essere rilevato da SWAP, uno strumento di New Horizons progettato per misurare gli ioni attorno a Plutone.

Ricostruzione artistica per 2 viaggiatori al di fuori dell’atmosfera del sole. Credito: NASA / JPL-Caltech.

Questo è il metodo di lettura della sonda, che consente di fornire una stima della densità del mezzo interstellare dall’interno del sistema solare. Gli ioni di cattura provenienti dall’esterno sono facilmente distinguibili dagli ioni generati dal vento solare a causa delle diverse energie coinvolte. La stima effettuata utilizzando questo metodo produce un valore di densità media stellare di 0,127 particelle per centimetro cubo. Solo per avere un’idea di quanto sia piccolo, tieni presente che a decine di metri dalla superficie della luna, la densità è di 10.000 molecole di gas per centimetro cubo ed è considerato un vuoto spinto.

La misurazione è stata effettuata da meno di 50 unità astronomiche del sole; Dato che l’eliosfera, il bordo dell’eliosfera, è a circa 120 UA, il processo è stato eseguito molto lontano. Sonda Voyager Non hanno tali strumenti e non possono misurare i pickup ionici quando erano all’interno dell’eliosfera, e tutte le altre sonde robotiche attive all’interno dell’orbita di Giove, inoltre, sono spesso così vicine ai pianeti che la misurazione è impossibile. Questo tipo di esperienza è stata possibile solo grazie a New Horizons.

In effetti, le stime della densità del mezzo interstellare sono già state fatte in passato; La prima stima segue ciò che ha fatto New Horizons. In effetti, un esperimento simile è stato fatto con la sonda Ulisse, Che orbita su un piano approssimativamente perpendicolare all’eclittica a 5,4 au dal Sole, rendendolo abbastanza lontano dall’interferenza dei corpi celesti. Tuttavia, la distanza era ancora inferiore in grandezza rispetto a New Horizons, e quindi la misurazione era influenzata da errori maggiori. La stima fatta a quel tempo era di 0,087 atomi di idrogeno per centimetro cubo, quantitativamente lontana dal valore misurato di recente.

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Annuncio della scoperta di Alan Stern, Investigatore principale Di New Horizons.

Un’altra stima è stata fatta grazie al Voyager 2 con misura indiretta, vista la mancanza di adeguati strumenti scientifici a bordo, che ha sorprendentemente portato allo stesso valore trovato da New Horizons. Voyager 2 ha misurato quanto è lento il vento solare dovuto all’incontro con altre particelle al di fuori del sistema solare. La misurazione è stata effettuata circa 20 anni fa, quando era più o meno la stessa distanza di New Horizons ora.

Indipendentemente dalle stime passate e attuali, questa è stata la prima volta in assoluto che un pickup è stato misurato a una distanza di oltre 40 unità dal sole, il che è un fatto molto importante. Il mezzo interstellare è molto distante e il fatto che ci siano già due sonde attive da esplorare in situ non significa che ci saranno altre sonde nel prossimo futuro. New Horizons ha già superato gli obiettivi per i quali era stato finanziato e, oltre a combattere il freddo e la rovina di un vuoto abissale, deve affrontare ogni anno prove più ardue e impegnative in termini di finanziamento per un’ulteriore estensione del suo programma. Che dovrebbe terminare il 30 aprile 2021.

Anche se la missione prosegue per altri anni, come sembra probabile attualmente, non raggiungerà mai le sonde Voyager e, soprattutto, non è certo che sarà in grado di fornire dati utili dallo spazio interstellare come facevano prima le altre due sonde. Innanzitutto, i Voyager viaggiano molto più velocemente, sfruttando i molteplici aiuti gravitazionali dei pianeti esterni del sistema solare, mentre New Horizons, nonostante sia la sonda che ha lasciato la Terra con la maggiore velocità rispetto a tutte le sonde robotiche, segue un percorso più semplice con solo un incontro intermedio con Giove. In secondo luogo, l’energia elettrica a bordo del veicolo al momento del lancio per la sonda Plutone era la metà di quella della Voyager, a causa della ridotta quantità di plutonio-238 caricato a bordo per gli RTG. Generatori termoelettrici di isotopi radioattiviCiò porterà inevitabilmente a una durata della missione più breve anche se estesa.

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Ambizioni di esplorazione al di fuori del sistema solare. Credito: Charles Carter / Keck Institute for Space Studies.

New Horizons raggiungerà le 100 unità nel 2038 e probabilmente non avrà abbastanza forza per mantenere attive sia le comunicazioni che almeno uno strumento scientifico. Se puoi usare di nuovo la sonda, dovrai usare gli strumenti a intermittenza. Inoltre, a quella distanza, sarebbe ancora all’interno del sistema solare, infatti ci sarebbero ancora poche unità astronomiche per raggiungere l’eliosfera.

Nei prossimi 20 anni, non resta che fare affidamento sulle sonde Voyager e sulle misurazioni indirette dall’interno del sistema solare per saperne di più sul mezzo interstellare. Man mano che le tecniche migliorano, molte misurazioni indirette possono essere effettuate da vicino al suolo, senza andare troppo lontano. Ad esempio, l’IBEX, dall’orbita terrestre, sta compiendo una missione cercando di studiare i confini dell’atmosfera del Sole dalla comodità di una casa, o in qualche modo analizzare la risonanza del ritorno del vento solare, o come farà una missione IMAP tra pochi anni, in un modo un po ‘simile.

Essere in grado di inviare un’altra sonda al di fuori del sistema solare sarebbe senza dubbio di grande ritorno scientifico, ma richiederebbe anche finanziamenti significativi e un uso a lungo termine delle risorse. Attualmente non è prevista alcuna borsa di studio finanziata per questo scopo, sebbene siano stati effettuati numerosi studi sulla fattibilità e sul ritorno scientifico per aziende di queste dimensioni. Bisogna citarne due in fase avanzata di studio, uno americano e l’altro cinese: lo è La sonda interstellare Basato su Sonde eliosferiche interstellari (speranzoso). Saranno queste le missioni il cui obiettivo primario per la prima volta in assoluto sarà lo studio in situ dello spazio interstellare, traguardo che realisticamente non si potrà raggiungere prima del 2050 anche se la costruzione delle sonde inizierà subito, ma sicuramente andrà oltre. Da quel momento in poi i limiti della conoscenza del sistema solare.

Intervista Dr. Kirby Runyon, Investigatore principale Sonda interstellare.

Fonte: NASA.

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Florentino Vecellio

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