Notre Système solaire pourrait être délimité par une mystérieuse frontière, d'après les données de la sonde Voyager 2

La sonde Voyager 2 de la NASA a quitté notre Système solaire il y a près d'un an, devenant ainsi le deuxième vaisseau spatial à entrer dans l'espace interstellaire. Elle a suivi, six ans après, sa jumelle Voyager 1, qui a franchi la frontière du Système solaire en 2012. Mais un instrument de mesure de plasma de Voyager 1 avait été endommagé, la sonde ne pouvait plus recueillir de données cruciales sur la transition depuis notre Système solaire à l'espace interstellaire. Voyager 2, qui a quitté le Système solaire sans dommage, a recueilli un ensemble de données dont les scientifiques ont partagé leurs résultats pour la première fois lundi 4 novembre 2019, via cinq articles publiés dans la revue scientifique Nature Astronomy.

Les analyses indiquent qu'il existe de mystérieuses couches supplémentaires entre la bulle de notre Système solaire et l'espace interstellaire. Voyager 2 a détecté des vents solaires — des flux de particules chargées en gaz qui viennent du Soleil — s'échappant du Système solaire. Juste au-delà de la limite du Système solaire, ces vents solaires interagissent avec les vents interstellaires, composés de gaz, poussière et particules chargées traversant l'espace, issues d'explosions de supernova ayant eu lieu il y a des millions d'années. "Des composants de la bulle solaire fuyaient vers l'extérieur, en amont de la galaxie à des distances allant jusqu'à plus d'un milliard de kilomètres", a déclaré Tom Krimigis, un physicien auteur de l'un des articles, lors d'un appel téléphonique avec des journalistes.

Les nouvelles couches frontières suggèrent qu'il y a des étapes pendant la transition entre notre bulle solaire et l'espace interstellaire que les scientifiques ne comprenaient pas auparavant.

L'endroit où les vents solaires et interstellaires interagissent 

Notre Système solaire pourrait être délimité par une mystérieuse frontière, d'après les données de la sonde Voyager 2

Une image d'Uranus prise par Voyager 2 le 14 janvier 1986, à une distance d'approximativement 12 millions de kilomètres. NASA/JPL

Le 5 novembre 2018, la sonde Voyager 2 a quitté ce qu'on appelle "l'héliosphère", une bulle géante de particules chargées s'échappant du Soleil qui enveloppe notre Système solaire. En quittant cette bulle, la sonde a traversé une zone limite appelée "l'héliopause". Dans cette zone, au bord de la bulle de notre Système solaire, les vents solaires rencontrent un flux de vents interstellaires et se replient sur eux-mêmes.

Il a fallu moins d'une journée aux engins spatiaux pour traverser toute l'héliopause. Les deux sondes jumelles avancent désormais à travers une région connue sous le nom d'"arc de choc", où le plasma de l'espace interstellaire circule autour de l'héliosphère, un peu comme l'eau qui circule autour de la proue d'un navire en mouvement.

Cette illustration montre la position des sondes de la NASA, Voyager 1 et Voyager 2, en dehors de l'héliosphère, une bulle de protection créée par le soleil. NASA/JPL-Caltech

Les deux sondes Voyager ont mesuré les changements d'intensité des rayons cosmiques lorsqu'elles ont traversé l'héliopause, ainsi que la transition entre les champs magnétiques à l'intérieur et à l'extérieur de la bulle.

Mais comme une grande partie de la transition de notre Système solaire à l'espace interstellaire est marquée par des changements dans le plasma (un gaz ionisé chaud qui est l'état de la matière le plus abondant dans l'univers), il était difficile pour l'instrument endommagé du Voyager 1 de prendre les mesures.

Désormais, les nouvelles mesures prises par Voyager 2 indiquent que les frontières entre notre Système solaire et l'espace interstellaire ne sont peut-être pas aussi simples que ce que pensaient les scientifiques.

Les données indiquent qu'il y a une couche frontière, jusque là inconnue, juste après l'héliopause. Dans cette région, les vents solaires fuient dans l'espace et interagissent avec les vents interstellaires. L'intensité des rayons cosmiques n'atteignait que 90% de leur intensité plus loin.

"Il semble y avoir une région juste à l'extérieur de l'héliopause à laquelle nous sommes toujours connectés — il y a toujours un lien vers l'intérieur", a déclaré Edward Stone, un physicien qui travaille sur les missions Voyager depuis 1972, pendant l'appel téléphonique.

Une illustration de la sonde Voyager quittant le système solaire. NASA/ESA/G. Bacon (STScl)

D'autres résultats issus des nouvelles analyses montrent également que la relation entre l'espace interstellaire et les limites de notre Système solaire est compliquée.

Les scientifiques ont découvert qu'au-delà de la mystérieuse couche nouvellement identifiée, il y a une autre couche frontière beaucoup plus épaisse où le plasma interstellaire afflue sur l'héliopause. À cet endroit, la densité du plasma est multipliée par 20 ou plus dans une région qui s'étend sur des milliards de kilomètres. Cela suggère que quelque chose comprime le plasma à l'extérieur de l'héliosphère, mais les scientifiques ne savent pas quoi.

"C'est pour le moment encore un casse-tête", a déclaré pendant l'appel Don Gurnett, un astrophysicien qui a rédigé l'un des cinq articles.

Autre découverte, les nouveaux résultats ont également montré que par rapport à Voyager 1, la sonde Voyager 2 a connu une transition beaucoup plus douce entre l'héliopause et un nouveau champ magnétique puissant à l'extérieur du Système solaire.

"Cela reste un mystère", a dit Tom Krimigis.

Les scientifiques espèrent continuer d'étudier ces limites au cours des cinq prochaines années avant que les sondes Voyager ne soient à court de carburant.

"L'héliopause est un obstacle à l'écoulement interstellaire", a ajouté Edward Stone. "Nous voulons comprendre cette interaction complexe à la plus grande échelle possible."

Encore cinq ans de données récoltées par Voyager

La sonde Voyager 2 décolle depuis le Kennedy Space Center de la NASA, le 20 août 1977. NASA/JPL

La NASA a envoyé les sondes Voyager en 1977. La sonde Voyager 2 a décollé deux semaines avant Voyager 1 dans le cadre d'un programme spécial pour explorer Uranus et Neptune. Il reste le seul vaisseau spatial à avoir visité ces planètes.

À cause de ce détour, Voyager 2 a atteint l'espace interstellaire six ans après Voyager 1. C'est aujourd'hui la mission la plus longue de la NASA.

"Lorsque les deux sondes Voyager ont été lancées, l'ère spatiale n'avait que 20 ans, il était donc difficile de savoir à l'époque que quelque chose allait pouvoir durer plus de 40 ans", a déclaré Tom Krimigis.

Aujourd'hui, dit-il, les scientifiques s'attendent à recevoir environ cinq autres années de données des sondes à mesure qu'elles s'enfoncent dans l'espace interstellaire. L'équipe espère que les sondes Voyager atteindront le point lointain où l'espace n'est plus perturbée par l'héliosphère avant qu'elles ne soient à court de carburant.

Après leur mort, les engins spatiaux continueront à dériver dans l'espace. Au cas où des extraterrestres les trouveraient, chaque sonde Voyager contient un disque en or, encodé avec des sons, des images et d'autres informations sur la vie sur Terre.

À l'avenir, les chercheurs veulent envoyer plus de sondes dans différentes directions vers les limites de notre Système solaire pour étudier plus en détail ces couches frontières.

"Nous avons absolument besoin de plus de données. Il y a une bulle toute entière, et nous ne l'avons traversée qu'à deux endroits" dit Tom Krimigis. "Deux exemples ne suffisent pas."

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Lire aussi : Les sondes Voyager de la NASA sont les engins spatiaux les plus importants jamais lancés — et pourraient être la dernière preuve de l'existence de l'humanité

  1. sam

    Thank you very much for seeing good information.

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