Dag, zonnestelsel. Ik verlaat je

De sonde nadert de rand van het zonnestelsel en laat de zonnedeeltjes nu achter zich.

Eind 2012 zou Voyager 1 al de interstellaire ruimte kunnen betreden.

Al meer dan dertig jaar suist NASA’s ruimtescheepje Voyager 1 eenzaam door de ruimte. Sinds haar ontmoeting met de planeet Saturnus, in november 1980, is ze weinig anders tegengekomen dan ontelbare zonnedeeltjes, die haar links en rechts inhaalden. Tot voor kort dan, want nu ze de ‘rand’ van ons zonnestelsel nadert, laat Voyager 1 deze deeltjes juist achter zich.

De zonnedeeltjes, en de magnetische velden die zij meevoeren, vormen een kolossaal afweerschild om het zonnestelsel. Deze ‘heliosfeer’ beschermt de planeten tegen schadelijke deeltjes, die bijvoorbeeld vrijkomen bij zware sterexplosies in ons Melkwegstelsel. Het is dus niet zo vreemd dat wetenschappers geïnteresseerd zijn in wat zich aan de randen van de heliosfeer afspeelt.

Dat Voyager 1, net als haar iets tragere zustersonde Voyager 2, bij dit onderzoek betrokken raakte, is te danken aan haar onverwacht lange levensduur. De ruimtesonde vertrok op 5 september 1977 en moest enkele jaren later rakelings langs de planeten Jupiter en Saturnus scheren – een missie die met succes werd volbracht. De zwaartekrachtsvelden van de beide reuzenplaneten maakten Voyager 1 tot de snelste ruimtesonde die ooit is gelanceerd.

Omdat de beide Voyagers ook na hun excursie langs de buitenplaneten van ons zonnestelsel goed bleven werken, besloot NASA om hun missie te verlengen. Met beide is nog regelmatig contact om de meetgegevens van vier detectors – de overige zes meetinstrumenten werden uitgeschakeld – uit te lezen. Gemakkelijk verloopt die communicatie niet: de zwakke radiopiepjes van Voyager 1 doen er inmiddels ruim vijftien uur over om de aarde te bereiken.

Uit de meetgegevens blijkt dat Voyager 1, die bijna zeventig keer zo snel gaat als een Boeing 747, tot enkele jaren geleden werd ingehaald door de geladen deeltjes die de zon voortdurend de ruimte in blaast. Deze zogeheten zonnewind, die voornamelijk uit elektronen en protonen bestaat, heeft bij vertrek een snelheid van 400 kilometer per seconde. Naarmate de deeltjes verder van de zon komen, ondervinden ze echter steeds meer weerstand van het ijle waterstof- en heliumgas dat de ruimte tussen de sterren vult. Aan de rand van de heliosfeer wordt de tegendruk van dat gas zo groot, dat de zonnedeeltjes niet meer vooruitkomen. Op dat punt is Voyager 1 nu ongeveer.

De eerste aanwijzingen dat Voyager 1 de rand van de heliosfeer nadert stammen uit eind 2004. Toen al mat de ruimtesonde een duidelijke toename van de dichtheid van de zonnedeeltjes in haar omgeving en van de sterkte van het magnetische veld dat zij meevoeren. Daaruit leidden wetenschappers af dat de zonnedeeltjes zich op 14 miljard kilometer van de zon beginnen op te hopen als auto’s in een file van steeds langzamer rijdend verkeer.

Sindsdien zijn de door Voyager 1 gemeten snelheden van de zonnedeeltjes – afgezien van fluctuaties – alleen maar verder teruggelopen. In april vorig jaar bleek dat de van de zon af gerichte snelheid van de deeltjes op ongeveer 17 miljard kilometer van de zon tot nul was gereduceerd. Dat hoeft niet te betekenen dat die zonnedeeltjes stilstaan: het lijkt waarschijnlijker dat ze in zijwaartse richtingen zijn afgebogen.

In deze situatie is tot zeker februari van dit jaar geen verandering gekomen, blijkt uit een analyse van Voyager-gegevens door een team wetenschappers van het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins University in Baltimore (VS), vorige week in het wetenschapsblad Nature. Volgens de onderzoekers kan het niet meer zo lang duren voordat Voyager 1 de drempel naar de interstellaire ruimte (ruimte tussen de sterren) die echt passeert. Die verwachting baseren zij op de combinatie van nieuwe Voyager-gegevens en metingen van de om Saturnus cirkelende ruimtesonde Cassini. (Een van de Cassini-instrumenten verzamelt gegevens over neutrale atomen die vanuit de ruimte ons zonnestelsel binnenkomen.)

De metingen tonen dat de afstand van de interstellaire ruimte tot de zon waarschijnlijk niet veel meer dan 18 miljard kilometer bedraagt. Dat zou betekenen dat Voyager 1 eind 2012 al de interstellaire ruimte kan betreden. De dichtheid van de hete deeltjes van de zonnewind zou dan een plotselinge daling moeten laten zien, terwijl de dichtheid van koude interstellaire deeltjes stijgt. Het is de vraag of de overgang ook werkelijk zo duidelijk zal zijn. De auteurs van het Nature-artikel schrijven dan ook: „Het zou niet voor het eerst zijn dat de Voyager-waarnemingen ons verrassen.”

De NASA over de Voyager: voyager.jpl.nasa.gov