美国宇航局(NASA)发射的旅行者2号航天器于2018年11月5日正式进入星际空间，它是继旅行者1号之后第二个进入星际空间的人造物体。科学家们最近公布了旅行者2号进入星际空间采集的观测数据。
太阳系主要行星轨道，太阳圈，太阳风层顶，以及旅行者1号和2号当前位置示意图。这些新研究成果发布于2019年11月4日刊登在《自然》杂志子刊《自然天文》的五篇论文上。
不过这并不代表旅行者2号完全离开了太阳系。它现在位于一个被称为奥尔特云的最外边界上。奥尔特云是受太阳引力影响的一群小天体。科学家认为，旅行者号要到达奥尔特云的内部需要2300年，而要完全越过奥尔特云则需要30,000年。
“一段奇妙的旅程”
太阳风与冷的星际空间会在一个被称为太阳风层顶的区域汇合。科学家比较了旅行者2号上仪器的数据，确定实际穿越太阳风层顶的日期是2018年11月5日。当时探测器周围的太阳风粒子大幅下降，这意味着它离开了在太阳风影响下形成的太阳圈环境。
在太阳圈中的较热稀薄等离子体和星际空间中的较冷密集等离子体在太阳风层顶区域保持着一种奇妙的稳定平衡。天文学家认为可能是密度差异恰好平衡了两边的压力差。
旅行者1号也于2012年进入星际空间，但其等离子仪器已经损坏，无法提供有关穿越的完整数据。
“这真是一段奇妙的旅程，始于1977年发射两艘航天器以探索木星和土星。” 美国加州理工学院(California Institute of Technology)的物理学教授爱德华‧斯通(Ed Stone)说道。自1975年以来，他一直担任旅行者项目科学家，并撰写了这次发表的一篇论文。
“我们的旅程越来越深入太空。我们一直不清楚太阳风造成的较热等离子体气泡——太阳圈到底有多大。而且我们原先也不确定旅行者航天器的寿命是否足以穿越太阳圈的边缘，并进入星际空间。”斯通说。
左侧一组图形说明旅行者2的等离子体科学实验(PLS)在三个方向上检测到的电流下降到背景水平。它们是表明旅行者2号于2018年11月进入星际空间的关键数据之一。(NASA / JPL-Caltech / MIT)
太阳风层顶和星际空间之间形成一层混合区域
科学家通过旅行者1号和2号的穿越数据获悉，太阳风和星际空间风的粒子实际上造成了一个额外的边界。星际空间风是由数百万年前超新星爆发导致的。这两类粒子混合在一起，使得在太阳风层顶和真正的星际空间之间又形成了一层混合区域。
根据旅行者2号的穿越，天文学家了解到，太阳圈在两种等离子之间具有光滑但清晰的边界。他们还注意到星际磁场很强，比旅行者1号探测到的强。星际磁场源于附近爆炸的恒星。
文章作者之一，美国爱荷华大学(University of Iowa)的唐‧格尼特(Don Gurnett)说：“过去的观点认为，当你逐步进入星际空间时，太阳风会逐渐减弱，最后消失。这是完全不对的。我们在旅行者1号和2号上证明太阳圈存在一个明确的边界。像等离子体这样的流体是如何形成清晰边界的，这真是令人惊讶。”
太阳与星际空间之间奇妙的相互作用
太阳与星际空间之间的相互作用也非常奇妙。太阳释放的冲击波可以直接穿过太阳风层顶进入星际介质并引起扰动，就像超新星形成的冲击波一样，可以在星际闲传播。
从这次穿越中获得的信息都提供了关于太阳与星际空间之间的复杂情况。这些知识可应用于所有恒星天文学家的研究，因为他们相信其它恒星应该具有相同的特征。
斯通教授提到，将旅行者2号穿越的信息与旅行者1号穿越所获得的数据进行比较，可以得出有趣的相似性和区别。它们在不同的星际空间位置提供了两个独立数据点。
科学家希望美国宇航局再批准一颗星际探测器以收集更多数据。天文学家想要一个可以从太阳风产生的尾巴方向行进的探针，从而进一步了解太阳系的边界。
旅行者2号目前运行良好。即使在星际空间中，科学家仍然可以与旅行者2号进行通信，但是数据返回地球大约需要16.5小时。
通过节省功率和调整航天器运行方向，科学家希望旅行者1号和2号至少在未来几年内仍能反馈观测数据。
探测器收集到的数据已为NASA计划于2024年发射的星际制图和加速探测器提供了信息。
斯通教授说：“两次旅行者号探测器都在探索人类从未了解的区域，因此每天都有新发现。旅行者提供的新观测会不断带给我们惊喜。”
