哈勃望远镜为旅行者号的星际之旅探路

andycao1860

太阳系全家福，1990年2月14日由旅行者1号拍摄，这是有史以来的第一幅太阳系全家福。

NASA的两颗旅行者号星际探测器（Voyager）正在向太阳系外人类从未探索过的地区疾驰而去。它们沿途测量星球间神秘环境中的星际介质。哈勃望远镜通过测量探测器未来行进轨迹中的星际介质，为旅行者号提供航行地图。即使在这十年内旅行者号的电量，耗尽，再也无法传送新的数据后，天文学家们仍能通过哈勃望远镜的观测来确定这些沉默的地球大使们即将前往的环境。

对哈勃望远镜观测数据的初步分析揭示了一个丰富而复杂的星际生态，包括多层交织着其他元素的氢云团。哈勃望远镜的数据，结合旅行者号的数据，也提供了关于太阳系如何在星际间漫游的新观点。

在这张概念图中，旅行者一号鸟瞰着太阳系。图中的圆形代表着带外行星（木星、土星、天王星、海王星）的运行轨迹。旅行者一号于1977年发射，它探访了木星和土星。如今，这颗探测器已经距地球130亿英里之遥，这使它成为了史上距离地球最远、速度最快的人造物。事实上，旅行者一号正穿梭于星球间充斥着气体、尘埃以及垂死星球的喷射物的星际空间。

图片来源：: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

“这是个很好的机会，我们可以比较旅行者号从星际空间中实地传回的数据和哈勃望远镜远程探测的数据。”康乃狄克州卫斯理大学的研究负责人Seth Redfield说，“当旅行者号在宇宙空间中以约38，000英里/小时（6万公里/小时）的速度前进之时，它们也在对途经的小区域进行取样。但是我们并不知道这些小区域是典型的还是独特的。这时，哈勃望远镜能给我们一个大范围的视角，因为天文望远镜能涵盖一个更为漫长而宽泛的视野。所以哈勃望远镜能让我们知道旅行者号行进的每一处不同环境。”

天文学家们希望哈勃望远镜的观测能够帮助他们测定当地星际介质的物理属性。“理想情况下，综合哈勃望远镜的图像和旅行者号实地测量的数据，就能够得出史无前例的当地星际环境概观。”卫斯理大学哈勃望远镜研究小组成员，Julia Zachary如此说道。

1月6日，小组研究成果于德克萨斯州格雷普韦恩市美国天文学会的冬季会议上发表。

NASA于1977年发射了旅行者一号和二号。两颗探测器都探索了木星和土星的外层大气。此后，旅行者二号还飞掠了天王星和海王星。

在以上太阳系的黄道平面图中，在旅行者一号和二号穿越太阳系进入星际空间的道路上，NASA的哈勃望远镜一直关注着它们。哈勃望远镜的两道视线（图中的两个圆锥形）既是两颗探测器的路径。哈勃望远镜的目的在于帮助宇航员绘制星际结构，包括各种航天器的飞掠运行轨迹。这两道“视线”中的星球都距离地球好几光年。

图片来源: NASA, ESA, and Z. Levay (STScI)

领头的旅行者一号探测器如今正在探索太阳系最边界的区域，正掠向充满着气体、尘埃，以及垂死恒星的喷射物的星际空间。

旅行者一号现已距离地球130亿英里之遥，这使它成为了史上距离地球最远、速度最快的人造物。在接下来的约4万年里，在探测器不再运行，不再收集新数据之后，旅行者一号将穿越1.6光年的距离，到达位于鹿豹座的格利泽445恒星。旅行者二号，现在距离地球105亿英里，将在4万年中走过1.7光年，到达罗丝248恒星。

在接下来的十年里，两颗旅行者号探测器将测量它们行进路线中星际空间的物质、磁场和宇宙射线。哈勃望远镜将用它从两条旅行者号路径上的“视线”中取得的数据，补足旅行者号的观测成果，以此为它们定位星际空间的结构，包括它们的飞掠轨迹。每条“视线”都远眺了几光年直至最近的恒星。

哈勃望远镜发现旅行者二号即将摆脱围绕着太阳系运行上千年的星际云团。基于哈勃望远镜的数据，宇航员们预计这颗探测器将在第二层云团中行进9万年，然后进入第三层星际云团。

云团中物质的清单显示，云团中有差异小而充裕的化学元素。Redfield说：“少量的差异可能是因为云团由不同的方式形成，或者由来自于不同区域的物质组合而成。”

从最初哈勃望远镜的数据分析已经得出太阳系正在穿过附近宇宙空间中的团块物质，这可能会影响到由太阳风形成的包括太阳系在内的整个太阳风层。这个界限又称为太阳风顶层，由太阳风推开宇宙介质而成。哈勃望远镜和旅行者一号对星际空间的测量数据已经越过这个边界，到达了其他恒星的太阳风层。

“我着实被这些恒星间的互相作用以及星际空间的环境迷住了，”Redfield说，“大多数恒星之间都有这种相互作用，而且这是个动态的过程。”

在太阳从高密度的物质中移动的时候，太阳风层是被压缩的，但是当横行穿行过低密度区域时，太阳风层会扩展回去。这种扩展和压缩是由系外压力和星球风的互相作用而引起的，由充能的粒子流以及恒星周围受到压力的星际物质组成。

哈勃望远镜是NASA和欧洲宇航局的合作项目。马里兰州的戈达德宇宙飞行中心负责管理哈勃望远镜。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所由华盛顿大学天文研究协会运行，主要负责哈勃的科学运作。作为加利福尼亚理工学院的分支的喷气推进实验室建造了并将继续操作两颗旅行者号探测器。（编辑：Karl Hille  翻译：狐步 校对：Ian ）

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