El espacio interestelar es aún más extraño de lo esperado, revela la sonda de la NASA

En la oscuridad del espacio a miles de millones de kilómetros de su hogar, la Voyager 2 de la NASA marcó un hito de exploración, convirtiéndose en la segunda nave espacial en ingresar al espacio interestelar en noviembre del 2018. Ahora, un día antes del aniversario de esa salida celestial, los científicos han revelado lo que la Voyager 2 vio al cruzar el umbral y le está dando a los seres humanos una nueva visión de algunos de los grandes misterios de nuestro sistema solar.

Los hallazgos, detallados en cinco estudios publicados hoy en Nature Astronomy, marcan la primera vez que una sonda toma muestras directas de los plasmas (halos con carga eléctrica), que llenan tanto el espacio interestelar como las afueras del sistema solar. Es otra primicia para la sonda, que se lanzó en 1977 y sobrevoló por primera  — y única —  vez los planetas gigantes de hielo Urano y Neptuno. 

La carga de Voyager 2 en el espacio interestelar sigue a la de su hermana Voyager 1, que logró el mismo hito en el 2012. Los datos de las dos naves espaciales tienen muchas características en común, como la densidad general de las partículas que han encontrado en el espacio interestelar. Pero curiosamente, la nave gemela también vio algunas diferencias clave al salir, planteando nuevas preguntas sobre el movimiento de nuestro Sol a lo largo de la galaxia.

"Realmente ha sido un viaje maravilloso", dijo el científico del proyecto Voyager Ed Stone, físico de Caltech, en una conferencia de prensa la semana pasada.

"Es muy emocionante que la humanidad sea interestelar", agrega el físico Jamie Rankin, un investigador postdoctoral en la Universidad de Princeton que no participó en los estudios. "Hemos sido viajeros interestelares desde que la Voyager 1 cruzó (El umbral), pero ahora el cruce de la Voyager 2 es aún más emocionante porque podemos comparar dos lugares muy diferentes del medio interestelar".

Dentro de la burbuja

Para comprender los últimos descubrimientos de Voyager 2, es útil saber que el Sol no es una bola de luz que arde en silencio. Nuestra estrella es un furioso horno nuclear que surca la galaxia a unos 724.205 kilómetros por hora mientras orbita el centro galáctico.

El Sol está atravesado por campos magnéticos retorcidos y entrelazados y, por consiguiente, su superficie emite un flujo constante de partículas cargadas, denominado viento solar. Esta ráfaga se precipita en todas las direcciones y lleva consigo el campo magnético del Sol. Finalmente, el viento solar se encuentra con el medio interestelar, los escombros de antiguas explosiones estelares que se encuentran en los espacios entre las estrellas.

Al igual que el aceite y el agua, el viento solar y el medio interestelar no se mezclan perfectamente, por lo que el viento solar forma una burbuja dentro del medio interestelar llamado heliosfera. Según los datos de Voyager, esta burbuja se extiende a unos 17.700 mil millones de kilómetros del Sol en su extremo principal, rodeando al Sol, a los ocho planetas y gran parte de los objetos externos que orbitan nuestra estrella. Otro dato positivo es que la heliosfera protege todo lo que está dentro, incluido nuestro ADN frágil, de la mayor parte de la radiación de alta energía de la galaxia.

El límite más externo de la heliosfera, llamada heliopausa, marca el inicio del espacio interestelar. Comprender este umbral repercute en lo que sabemos sobre el trayecto del Sol por la galaxia, que a su vez puede develarnos más información sobre la situación de otras estrellas del cosmos.

"Intentamos comprender la naturaleza de esa frontera, donde estos dos vientos chocan y se mezclan", dijo Stone durante la rueda de prensa. "¿Cómo se mezclan y cuánta filtración hay del interior al exterior de la burbuja y del exterior al interior de la burbuja?"

Los científicos tuvieron su primer vistazo a la heliopausa el 25 de agosto del 2012, cuando la Voyager 1 ingresó por primera vez al espacio interestelar. Lo que comenzaron a ver los dejó pensando. Por ejemplo, los investigadores ahora saben que el campo magnético interestelar es aproximadamente dos o tres veces más fuerte de lo esperado, lo que significa, a su vez, que las partículas interestelares ejercen hasta diez veces más presión sobre nuestra heliosfera de lo que se pensaba anteriormente.

"Es nuestra primera plataforma para experimentar realmente el medio interestelar, por lo que es literalmente un buscador de caminos para nosotros", dice el heliófísico Patrick Koehn, científico del programa en la sede de la NASA.

Límite permeable

Pero a pesar de todas las expectativas cumplidas de la Voyager 1, sus revelaciones fueron incompletas. En 1980, su instrumento que medía la temperatura de los plasmas dejó de funcionar. Sin embargo, el instrumento de plasma de la Voyager 2 todavía funciona bien, por lo que cuando cruzó la heliopausa el 5 de noviembre de 2018, los científicos pudieron ver mucho mejor esta frontera.

Por primera vez, los investigadores pudieron ver que a medida que un objeto se acerca a 225 millones de kilómetros de la heliopausa, el plasma que lo rodea se ralentiza, se calienta y se vuelve más denso. Y en el otro lado del límite, el medio interestelar tiene al menos 30.000 grados Celsius, que es más caliente de lo esperado.

Además, la Voyager 2 confirmó que la heliopausa es un borde con fugas y las fugas van en ambos sentidos. Antes de que la Voyager 1 atravesara la heliopausa, atravesó zarcillos de partículas interestelares que habían penetrado en la heliopausa como raíces de árboles a través de la roca. Sin embargo, la Voyager 2 vio un goteo de partículas de baja energía que se extendieron más de 161 millones de kilómetros más allá de la heliopausa.

Surgió otro misterio cuando la Voyager 1 llegó a 1.300 millones de kilómetros de la heliopausa, donde ingresó a un área similar a un limbo en la que el viento solar saliente se ralentizó. Antes de cruzar la heliopausa, la Voyager 2 vio que el viento solar formaba un tipo de capa completamente diferente que, curiosamente, tenía casi el mismo ancho que la vista de la Voyager 1.

"Eso es muy, muy raro", dice Koehn. "Realmente nos muestra que necesitamos más datos".

¿Una secuela interestelar?

Para resolver estos enigmas necesitaremos una mejor vista de la heliosfera en su conjunto. La Voyager 1 salió cerca del borde principal de la heliosfera, donde colisionó con el medio interestelar, y la Voyager 2 salió a lo largo de su flanco izquierdo. Carecemos de datos sobre la estela de la heliosfera, por lo que su forma general sigue siendo un misterio. La presión del medio interestelar podría mantener la heliosfera más o menos esférica, pero también es posible que tenga una cola como un cometa o que tenga forma de croissant.

Aunque actualmente hay otra sonda encaminada hacia la salida del sistema solar, no podrá enviar datos desde la heliopausa. La nave New Horizons de la NASA se está alejando del sistema solar a más de 50.000 kilómetros por hora, y cuando se quede sin energía en la década del 2030, se quedará inerte a más de 1.600 millones de kilómetros del borde exterior de la heliosfera. Es por eso que los científicos de Voyager, y otros expertos, están pidiendo otra sonda interestelar de seguimiento. El objetivo: una misión multigeneracional de 50 años que explora el sistema solar exterior en su camino hacia regiones inexploradas más allá del viento solar.

"Aquí hay una burbuja completa, [y] sólo la cruzamos en dos puntos", dijo el coautor del estudio Stamatios Krimigis,  director emérito del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Josh Hopkins, en la rueda de prensa. "Dos ejemplos no son suficientes".

Una nueva generación de científicos está ansiosa por correr con el bastón, incluido Rankin, quien realizó su Ph.D. en Caltech con los datos interestelares de la Voyager 1 con Stone como su asesor.

"Fue increíble trabajar en estos datos de vanguardia de naves espaciales que se lanzaron antes de que yo naciera y que todavía están haciendo una ciencia increíble", dice ella. "Estoy realmente agradecida por todas las personas que han pasado tanto tiempo en Voyager".