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Dec. 19 2018

可能活上數十億年的兩艘航海家號,離開太陽系後將去哪?

  • 可能活上數十億年的兩艘航海家號,離開太陽系後將去哪?

    可能活上數十億年的兩艘航海家號,離開太陽系後將去哪?

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在1977年發射的這一對雙胞探測器,可能比太陽還要長壽。當它們前往銀河系更深處之時,會遇到什麼恆星系呢?

航海家(Voyager)1號進入星際空間的想像圖。美國航太總署(NASA)的這艘探測器在2012年正式進入星際空間。ILLUSTRATION BY NASA, JPL-CALTECH

美國航太總署的一對雙胞航海家號探測器,已經在太空中旅行了四十多年,飛過了外太陽系1編按:外太陽系(outer solar system)包括木星、土星、天王星、海王星和冥王星的巨行星旁,往太陽系邊緣前進。如今其中一艘探測器達成了探索旅程中的重大里程碑:美國航太總署在12月10日宣布,航海家二號已經進入星際空間(interstellar space),比航海家一號晚了六年。這對雙胞探測器是迄今飛行距離最遙遠的兩艘太空船。

科學家為了確認航海家二號已經離開太陽系,分析了探測器上電漿科學實驗儀器(Plasma Science Experiment)的數據。這個儀器能夠測量日球層頂2日球層頂(Heliopause)又稱太陽風層頂,是天文學中表示出自太陽的太陽風遭遇到星際介質而停滯的邊界。,也就是太陽的保護性電漿泡和星際空間之間的邊界。在11月5日,電漿科學實驗的儀器記錄到來自太陽的電漿粒子迅速減少。同時,有更多來自銀河系其他地方的高能粒子撞擊航海家二號,這讓我們確認航海家二號已經離開了我們的太陽系。

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「從事航海家號的相關研究,讓我覺得自己就是個探險家,因為我們看到的所有東西都是全新的。」電漿實驗的計畫主持人、麻省理工學院(MIT)的研究員約翰.瑞查森(John Richardson)在一份聲明中表示:「雖然航海家一號已經在2012年越過了日球層頂,但當時的時空背景與現在不同,而且也沒有電漿資料的數據。因此,我們如今看到的東西仍可說是前所未見。」

↑↑↑↑↑來看看兩艘艘航海家探測器前往外太陽系的旅程
它們已經探索了太陽系中的巨大行星,如今正朝著更多星體前進。

雖然兩艘航海家探測器與太陽的距離超過177億公里,但它們的故事才正要開始。從目前的路徑來看,這兩艘探測器在脫離太陽的引力束縛之後,將繼續在極其漫長的歲月中穿越銀河系。可能在4、50億年後太陽死亡後也不會停下腳步。如果有一天外星文明捕獲了這兩艘探測器,那張帶著地球影像和聲音的金唱片,或許能再次播放出一顆遠逝行星的最後低語。

假設兩艘探測器都依照目前的軌道繼續前行,它們的旅程將會非常孤獨。雖然地球的天空似乎總是閃爍著數不盡的繁星,但太空其實相當空曠。恆星之間的距離十分遙遠,就算我們的星系衝進鄰近的星系中,也不太可能發生恆星撞擊事件。

此外,根據天文學家的預測,依照探測器目前的行進方向,在未來10萬年裡它們將會飛掠過數顆恆星、一個或三個塵雲。以下是兩艘航海家號探測器在最近可能會接近的幾個宇宙地標。

航海家二號

1977年8月20日,航海家二號從美國佛羅里達州的卡納維爾角(Cape Canaveral)發射升空。這顆乳牛大小的探測器開始了它漫長的旅程;先是在外太陽系的旅行中在木星和土星做出數個重大的科學發現,接著傳回不少天王星與海王星的精彩影像。

目前,航海家二號正以每小時約5萬5500公里的速度往太陽系平面的下方飛去,朝著射手座方向前進。它在2018年11月5日穿過日球層頂,飛出了太陽保護性的電漿泡。

雖然航海家二號剛進入星際空間,但要在4萬年後才會靠近另一顆恆星Ross 248,那時它會以相隔1.7光年的距離飛過這顆小型紅矮星。到時候,Ross 248在銀河系內的運動將使得它成為距離太陽最近的恆星,兩者相距僅3.02光年,比現在的眾人所熟知的南門二(Alpha Centauri)恆星系統還要更接近地球。

距今6萬1000年後,航海家二號將穿過歐特雲(Oort Cloud)。根據衛斯理大學(Wesleyan University)的賽斯.瑞德菲爾(Seth Redfield)表示,歐特雲非常巨大,由大量散布的冰凍天體構成,推測最遠延伸處和太陽的距離是地球到太陽的20萬倍。

大多數科學家認為,那些花上數千年才繞太陽一圈的彗星都來自於歐特雲。如果把太陽引力作用消失的地方當作是太陽系的邊界,那麼歐特雲也可以說是太陽系的真正邊界。

「歐特雲的外緣大約就在那裡。」瑞德菲爾說。他利用哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)仔細研究了兩艘航海家號探測器在未來十萬年的路徑,甚至粗略估算了未來數百萬年的路徑。

到公元29萬8000年,航海家2號將會與地球夜空中最亮的天狼星相距約4光年。再過10萬年之後,才會經過孔雀六(delta Pav)和GJ 754這兩顆恆星的附近。

航海家一號

航海家一號在1977年9月5日緊接著航海家2號升空。在1979年和1980年,分別接近木星和土星,傳回了木衛一埃歐(Io)火山爆發的壯觀影像,然後再繼續向太空飛行。

1990年2月14日,航海家一號回首從它的角度拍下了太陽系的影像。根據卡爾.薩根(Carl Sagan)的描述,在其中好幾張照片裡,我們的淡藍色星球看起來就像是「漂浮在陽光下的一顆微塵」。

航海家一號現在正以每小時約56000公里的速度往蛇夫座的方向前進,它是太空中飛行速度最快的人造物體,在2013年成為第一顆離開日球層頂、進入星際空間的太空船。

公元4萬272年,航海家一號將以1.7光年的距離,飛過鹿豹座中的恆星Gliese 445附近。

在5萬6000年後,航海家一號將飛出歐特雲。而在57萬年後,它將會掠過恆星GJ 686和GJ 678近旁。

流浪的奇蹟

在這之後,兩艘探測器將繼續向外飛行,在穿過「本地泡」時,也會通過數個散布的塵雲。「本地泡」是在超新星發生劇烈爆炸後,所產生相對空曠的空洞。航海家一號和二號將分別在570萬年和630萬年後離開本地泡。

此後,一切都將變得撲朔迷離。我們還不太清楚繞著銀河系中心的恆星及塵雲的本動運動3本動(peculiar motions),當物體受到鄰近星系的重力或火箭推力等局部效應影響,而不是隨著宇宙平順地膨脹時,就會本動。,而且探測器在穿過塵雲時,速度可能會減慢。此外,如果探測器經過沒有繞著恆星公轉的流浪行星附近,來自行星的重力可能會讓探測器像撞球一樣被彈開來。

「星際空間內可能會有大量的流浪行星,」瑞德菲爾說:「如果航海家號探測器稍微接近這樣的天體,可能就會改變前進的路線。」

最後,航海家號探測器會像是銀河系裡的眾多恆星一樣,跟隨著銀河系的節奏,在餘生中都圍繞著銀河系的中心運轉。

「在太陽附近的所有恆星,都以2億2500萬年到2億5000萬年的週期繞著銀河系中心公轉,」航海家號的計畫科學家艾德.史東(Ed Stone)這麼說道:「航海家號也將進入這樣的獨立軌道,在長達數十億年間每2億2500萬年繞行銀河系一圈,直到和其他星系發生碰撞,才會打亂如此規則的運動。」

這可能會發生在40億年後,當臨近的仙女座星系與我們的銀河系發生碰撞時。那次的撞擊事件將會以非常壯觀驚人的方式重構我們的天空。

最終,航海家號探測器會以什麼樣的方式邁向生命終點呢?是被數千次的微隕石撞擊,或是在未必會發生的的劇烈碰撞中毀滅?這一切都還是個謎。航海家號探測器甚至有可能比太陽系活得更長更久──在太陽死亡而將地球附近變成完全不同的世界後,還繼續存活很長一段時間。

「宇宙似乎總能好好地保存住各種運行的天體,」瑞德菲爾說道:「畢竟,在太陽系裡的天體──即使是小天體,也已經存在了45億年那麼久。」

撰文:NADIA DRAKE

編譯:林宇威

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