旅行者探测到太阳系外空间密度的增加

2018年11月，在历时41年的史诗般的航行之后，旅行者2号终于越过了标志着太阳影响极限的边界，进入了星际空间。但是，这个小探测器的任务还没有完成--它现在正将太阳系以外太空的信息发回家。

它揭示了一些令人惊讶的事情。随着旅行者2号距离太阳越来越远，空间密度也在增加。

这已经不是第一次检测到这种密度增加了。2012年进入星际空间的旅行者1号在另一个单独的位置探测到了类似的密度梯度。

旅行者2号的新数据表明，旅行者1号的探测不仅是合法的，而且密度的增加可能是非常局部星际介质(VLIM)的一个大范围特征。

太阳系的边缘可以由几个不同的边界来定义，但旅行者号探测器穿过的边界被称为日顶层，它是由太阳风来定义的。

这是一种持续不断的超音速电离等离子体风，从太阳的各个方向涌出，而太阳顶层是这样一个点，在这个点上，这种风的向外压力不再足够强，无法从星际空间推入风中。

太阳顶层内的空间是日光层，它外面的空间是VLIM。但是日光层并不是一个圆形的球体。它更像一个椭圆形，一端是太阳系，后面是一条飘动的尾巴；鼻子指向太阳系在银河系的轨道方向。

两架航行者都在机头穿过了太阳顶层，但在日经纬度上相差67度，在经度上相差43度。

太空通常被认为是真空，但事实并非如此，并非完全如此。物质的密度极低，但它仍然存在。在太阳系中，太阳风的质子和电子密度平均为每立方厘米3到10个粒子，但离太阳越远，它的密度就越低。

据计算，银河系中星际介质的平均电子密度约为每立方厘米0.037个粒子。外层日光层的等离子体密度约为每立方厘米0.002个电子。

当旅行者号探测器越过太阳顶层时，他们的等离子体波科学仪器通过等离子体振荡探测到等离子体的电子密度。

旅行者1号于2012年8月25日越过太阳顶层，距离地球121.6个天文单位(这是地球与太阳之间距离的121.6倍，约合181亿公里)。

当旅行者1号于2013年10月23日在距离122.6 天文单位(183亿公里)处穿越日层顶后首次测量到等离子体振荡时，它探测到的等离子体密度为每立方厘米0.055个电子。

旅行者2号绕着木星、土星、天王星和海王星飞行，绕了很长一段路，于2018年11月5日在119个天文单位(178亿公里)的距离越过了日顶。它在119.7个天文单位(179亿)的距离上测量了2019年1月30日的等离子体振荡，发现等离子体密度为每立方厘米0.039个电子，非常接近旅行者1号的测量结果。

两种仪器都报告密度增加。旅行者1号在太空中又旅行了20个天文单位(29亿公里)后，报告说每立方厘米大约有0.13个电子。

但旅行者2号在2019年6月进行的探测显示，在距离124.2个天文单位(185亿个单位)的地方，密度的增加幅度要大得多，达到每立方厘米约0.12个电子。

考虑到地球大气压下的等离子体的电子密度为每立方厘米10^13，这些数量可能看起来很小，但它们足够重要，足以引起我们的兴趣--特别是因为目前还不清楚是什么原因造成了它们。

一种理论认为，当星际磁力线覆盖在日顶时，它们会变得更强。这可能会产生电磁离子回旋不稳定性，耗尽复盖区的等离子体。旅行者2号在穿越日顶时确实探测到了比预期更强的磁场。

另一种理论是，被星际风吹来的物质在到达日顶时应该会减速，从而造成某种交通堵塞。外太阳系探测器“新地平线”可能已经探测到了这一点，该探测器在2018年探测到了由太阳顶层中性氢积聚而产生的微弱紫外光。

也有可能这两种解释都起到了作用。当两个旅行者探测器继续他们的星际空间之旅时，他们未来所做的测量可能会帮助弄清楚这一点。但这可能是一个很长的赌注。

研究人员在他们的论文中写道，目前还不能确定旅行者号是否能够在足够远的距离上操作，以区分这两类型号。"；研究人员在他们的论文中写道，旅行者号是否能够在足够远的距离上操作，以区分这两类型号，这一点并不确定。