A più di 40 anni dal lancio, la sonda Voyager sta ancora facendo scoperte.

In un nuovo studio, un team di fisici guidato dall'Università dell'Iowa riporta la prima rilevazione di esplosioni di elettroni di raggi cosmici accelerati da onde d'urto originate da importanti eruzioni solari. Il rilevamento, realizzati da strumenti a bordo sia del veicolo spaziale Voyager 1 che del Voyager 2, si è verificato mentre i Voyager continuano il loro viaggio verso l'esterno attraverso lo spazio interstellare, rendendoli così i primi veicoli a registrare questa fisica unica nel regno tra le stelle.

Questi lampi di elettroni appena rilevati sono come una guardia avanzata accelerata lungo le linee del campo magnetico nel mezzo interstellare; gli elettroni viaggiano quasi alla velocità della luce, circa 670 volte più veloci delle onde d'urto che inizialmente li hanno spinti. Le esplosioni sono state seguite da oscillazioni dell'onda di plasma causate da elettroni a bassa energia che arrivano agli strumenti dei Voyager giorni dopo e, infine, in alcuni casi, l'onda d'urto stessa fino a un mese dopo.

Le onde d'urto emanate da espulsioni di massa coronale, espulsioni di gas caldo ed energia che si spostano verso l'esterno dal sole a circa un milione di miglia orarie. Anche a quelle velocità, ci vuole più di un anno perché le onde d'urto raggiungano la sonda Voyager, che hanno viaggiato più lontano dal sole (più di 14 miliardi di miglia e oltre) di qualsiasi oggetto creato dall'uomo.

"Ciò che vediamo qui in particolare è un certo meccanismo per cui quando l'onda d'urto tocca per la prima volta le linee del campo magnetico interstellare che passano attraverso il veicolo spaziale, riflette e accelera alcuni degli elettroni dei raggi cosmici, "dice Don Gurnett, professore emerito di fisica e astronomia all'Iowa e autore corrispondente dello studio. "Abbiamo identificato attraverso gli strumenti a raggi cosmici che questi sono elettroni che sono stati riflessi e accelerati da shock interstellari che si propagano verso l'esterno da eventi solari energetici al sole. Questo è un nuovo meccanismo".

La scoperta potrebbe aiutare i fisici a comprendere meglio le dinamiche alla base delle onde d'urto e della radiazione cosmica che provengono dalle stelle flare (che possono variare brevemente di luminosità a causa dell'attività violenta sulla loro superficie) e dalle stelle che esplodono. La fisica di tali fenomeni sarebbe importante da considerare quando si inviano astronauti in lunghe escursioni lunari o marziane, ad esempio, durante il quale sarebbero esposti a concentrazioni di raggi cosmici di gran lunga superiori a quelle che sperimentiamo sulla Terra.

I fisici ritengono che questi elettroni nel mezzo interstellare siano riflessi da un campo magnetico rafforzato ai margini dell'onda d'urto e successivamente accelerati dal movimento dell'onda d'urto. Gli elettroni riflessi poi si muovono a spirale lungo le linee del campo magnetico interstellare, guadagnando velocità all'aumentare della distanza tra loro e l'ammortizzatore.

In un articolo del 2014 sulla rivista Astrophysical Letters, i fisici J.R. Jokipii e Jozsef Kota hanno descritto teoricamente come gli ioni riflessi dalle onde d'urto potrebbero essere accelerati lungo le linee del campo magnetico interstellare. L'attuale studio esamina le esplosioni di elettroni rilevate dalla navicella spaziale Voyager che si pensa vengano accelerate da un processo simile.

"L'idea che le onde d'urto accelerino le particelle non è nuova, " dice Gurnett. "Tutto ha a che fare con come funziona, il meccanismo. E il fatto che l'abbiamo rilevato in un nuovo regno, il mezzo interstellare, che è molto diverso rispetto al vento solare dove sono stati osservati processi simili. Nessuno l'ha vista con un'onda d'urto interstellare, in un mezzo completamente nuovo e incontaminato."

I risultati sono stati pubblicati online nel Giornale Astronomico , in un articolo intitolato "A Foreshock Model for Interstellar Shocks of Solar Origin:Voyager 1 and 2 Observations".