¿Cómo saben los científicos que la Voyager 1 ha abandonado el Sistema Solar?

«Hemos sido cautelosos porque estamos tratando con uno de los hitos más importantes en la historia de la exploración espacial», dice el científico del proyecto Voyager Ed Stone, del Instituto de Tecnología de California en Pasadena. «Lo que ocurre es que ahora tenemos los datos y el análisis que necesitábamos». En concreto, el equipo necesitaba más datos sobre el plasma, el gas ionizado más denso y lento de las partículas cargadas en el espacio. El plasma es el marcador más importante que distingue si la Voyager 1 está dentro de la burbuja solar, la heliosfera, que se infla por el plasma que fluye hacia el exterior desde el Sol, o en el espacio interestelar y rodeada del material eyectado hace millones de años por la explosión de estrellas gigantes cercanas .

El problema es que los científicos no sabían cómo detectar y medir ese plasma e interpretar los datos. La Voyager 1 explora un lugar a más de 17.000 millones de kilómetros de distancia de nuestro Sol. «Nadie ha estado en el espacio interestelar antes, y es como viajar con guías incompletas», apunta Stone. «Aún así, la incertidumbre es parte de la exploración. No iríamos a explorar si supiéramos exactamente lo que vamos a encontrar».

Situación de la sonda espacial Voyager en su camino hacia las estrellasNASA

Las dos naves gemelas Voyager -existe una Voyager 2 que también se encuentra cerca de la frontera del Sistema Solar- fueron lanzadas en 1977 y, entre las dos han visitado Júpiter, Saturno , Urano y Neptuno. El instrumento de la Voyager 1 que mide la densidad, la temperatura y la velocidad del plasma dejó de funcionar en 1980, justo después de su último sobrevuelo planetario. Por eso, cuando la Voyager 1 detectó la presión del espacio interestelar en nuestra heliosfera en 2004, los científicos no tenían el instrumento que proporcionara mediciones directas de plasma. En su lugar, se centraron en la dirección del campo magnético como sustituto de la fuente del plasma. Como el plasma solar lleva las líneas del campo magnético que emanan del Sol y el plasma interestelar lleva las líneas de campos magnéticos interestelares, se esperaba que la dirección de los campos magnéticos solares e interestelares fueran distintas.

Por este motivo, los científicos teorizaban que se produciría un cambio abrupto en la dirección del campo magnético cuando la Voyager alcanzara el espacio interestelar. De la misma forma, los niveles de partículas cargadas procedentes del interior de la heliosfera bajarían y los niveles de rayos cósmicos galácticos, que se originan fuera de la heliosfera, aumentarían de forma notable.

En mayo de 2012 , el número de rayos cósmicos galácticos hizo su primer salto significativo, mientras que algunas de las partículas del interior hicieron su primera caída significativa. El ritmo del cambio se aceleró drásticamente el 28 de julio de 2012. Después de cinco días, las intensidades regresaron a lo que habían sido. Esta fue la primera experiencia de una nueva región, y en ese momento los científicos pensaron que la nave espacial Voyager podría haber tocado brevemente el borde del espacio interestelar.

El 25 de agosto, cuando, como ahora sabemos, la Voyager 1 entró realmente en esta nueva región, todas las partículas de baja energía del interior desaparecieron y los niveles de rayos cósmicos galácticos saltaron al nivel más alto de toda la misión. Estos serían los cambios esperados en caso de que la Voyager 1 hubiera cruzado la heliopausa, que es el límite entre la heliosfera y el espacio interestelar. Sin embargo, el análisis posterior de los datos reveló que a pesar de que la intensidad del campo magnético aumentó en un 60%, la dirección cambió menos de 2 grados. Esto sugería que la Voyager 1 no había abandonado el campo magnético solar y sólo había entrado en una nueva región, aún dentro de nuestra burbuja solar, que se había agotado de partículas del interior.

Más tarde, en abril de 2013, los científicos consiguieron por casualidad otra pieza del rompecabezas. Durante los primeros ocho años de la exploración de la heliopausa, que es la capa más externa de la heliosfera, el instrumento de ondas de plasma de la Voyager no había oído nada. Sin embargo, el equipo científico de ondas de plasma, dirigido por Don Gurnett y Bill Kurth en la Universidad de Iowa, había observado estallidos de ondas de radio en 1983 a 1984 y nuevamente en 1992 y 1993. Dedujeron que estas ráfagas habían sido producidas por el plasma interestelar cuando un gran arranque de material solar le habría arañado y le habría hecho oscilar. Esas explosiones solares tardaron cerca de 400 días en alcanzar el espacio interestelar, a una distancia estimada de 117 a 177 unidades astronómicas (UA), de 117 a 177 veces la distancia del Sol a la Tierra). Los científicos sabían, sin embargo, que serían capaces de observar oscilaciones de plasma directamente una vez la Voyager 1 estuviera rodeada de plasma interestelar.

La tormenta solar de San Patricio

A continuación, el 9 de abril de 2013, sucedió: el instrumento de ondas de plasma del Voyager 1 tomó oscilaciones de plasma locales. Los científicos creen que probablemente surgió de una explosión de actividad solar ocurrida un año antes, conocida como el Día de las tormentas solares de San Patricio. Las oscilaciones aumentaron en intensidad hasta el 22 de mayo e indicaron que la Voyager se estaba moviendo en una región cada vez más densa de plasma. Este plasma tenía l a firma del plasma interestelar , con una densidad de más de 40 veces la observada por el Voyager 2 en la heliopausa.

Extrapolándose hacia atrás, los investigadores dedujeron que la Voyager se había encontrado por primera vez con este denso plasma interestelar en agosto de 2012, en consonancia con los datos de las partículas cargadas y del campo magnético. Ya están convencidos: la nave está viendo plasma interestelar, pero el Sol todavía ejerce su influencia. «Estamos en una zona de transición mixta hacia el espacio interestelar, pero no sabemos cuándo vamos a llegar al espacio interestelar libre de la influencia de nuestra burbuja solar», apunta Stone.

«Podemos decir es que la Voyager 1 se está bañando en la materia de otras estrellas», dice poéticamente el investigador. «Lo que no podemos decir es qué descubrimientos exactos podemos esperar en el viaje de la Voyager. Nadie fue capaz de predecir todos los detalles que la Voyager 1 ha visto. Así que esperamos más sorpresas».