ボイジャー１号が太陽系の果てで発見した謎

太陽の速度が小さすぎ？　ボイジャー１号が太陽系の果てで発見した謎

　1977年に打ち上げられたボイジャー1号は、太陽風が届かなくなった「太陽系の端」に到達した。ただし、宇宙線の方向や磁場の状態は、これまで考えられてきた状態とは異なっているという。

これまで考えられてきた太陽系の果ての構造。しかし、ボイジャーのデータによって書き換えられようとしている。Image:NASA/JPL/JHUAPL

　36年前の1977年に打ち上げられたボイジャー1号とボイジャー2号は、外惑星が存在する領域を初めて旅し、その道のりの素晴らしいデータ（日本語版記事）を地球に送ってきた。

　ボイジャー1号はその後、星間空間へと少しずつ近づいている。現在は太陽から、地球と太陽の距離の120倍以上離れた場所にいる。

　ジョンズ・ホプキンズ大学応用物理研究所の物理学者スタマティオス・クリミギスは、「何が起こるかを予測すると考えられてきた諸モデルは、どれも間違っていた」と話す。6月27日付の『Science』誌には、ボイジャーに関する新しい論文が3本掲載されており、クリミギス氏はそのうちの1本の主執筆者だ。

　太陽は荷電した粒子のプラズマを生み出す。これは太陽風と呼ばれ、時速100万kmを越える超音速で太陽の大気圏から噴き出している。中には光速の10％というスピードで外に出てくるものもある。太陽風の粒子は、太陽磁場も運ぶ。

　太陽風は、最終的には星間物質にぶつかると考えられている。星間物質は、大質量星の最期の爆発で放出された、まったく別の粒子の流れだ。それらの爆発でできるエネルギーが極めて高いイオンは、銀河宇宙線として知られており、その大半は太陽風によって太陽系への進入を阻まれている。

　さらに、銀河系には自らの磁場がある。この磁場と太陽の磁場には、重要な角度の違いがあると考えられている。

　専門家らはボイジャー1号が2003年に、太陽風の速度が音速以下にまで落ちる末端衝撃波面に入ったと考えている。

　その後、最近になってボイジャー1号の周囲は何もかもが静かになった。太陽風が突然、事実上検知できないレべルである1/1000に減少したことを計器は示していた。この変化は極めて急速で、およそ数日間の出来事だった。

　これと同時に、銀河宇宙線の測定値が著しく増加した。これは「太陽風の外に出るとこうなるとわれわれが予測していたものにほかならない」と、カリフォルニア工科大学の物理学者であるエド・ストーンは述べている。ストーン氏はボイジャーのプロジェクトサイエンティストであり、Science誌に発表された論文のひとつで主執筆者を務めている。

　それはまるで、ボイジャー1号が太陽の影響から離れたかのようだ。しかし、太陽風が完全になくなったのだとすれば、銀河宇宙線が八方から流れてきているはずだ。ところがボイジャー1号への銀河宇宙線は、特にひとつの方向からやってきていた。そして太陽風の粒子は減少したものの、ボイジャー1号の周囲の磁場が実際に変化したという測定はひとつもない。銀河磁場は太陽磁場から60度傾いていると考えられているのだから、これを説明するのは難しい。

　「ある意味、われわれは銀河間物質に触れた（略）しかし、まだ太陽の家の中にいる状態だ」と語るのは、ボストン大学のマラヴ・オファーだ。

　オファー氏のアナロジーを広げるとこうなる。ボイジャーは外に出ようと考えたのだが、そうはならず、気がつくと太陽の家の玄関広間に立っていた。 ドアは開いており、銀河からの風は入ってくることができる。科学者たちは、このような広間があることを予想していなかった。そして、ボイジャーがいつまで この広間にいることになるのかも、科学者にはわからない。ストーン氏はボイジャーが星間空間に到達するまで、数カ月、あるいは数年の旅になる可能性がある と推測している。

末端衝撃波面の外側は、低速度の太陽風と星間物質とが混ざり合うヘリオシースという領域を経て、星間物質と太陽風の圧力が平衡になるヘリオポーズが存在する、とされてきた。ボイジャー1号は、2012年3月から宇宙線の急激な増加を検出し始めており、これはヘリオポーズに近づいている明らかなサインだと考えられている。 なお、太陽系は銀河系の中を公転しているため、ヘリオポーズ外側の公転の進行方向には、公転による星間物質とヘリオポーズとの衝突で生じるバウショックと 呼ばれる衝撃波面が形成されていると考えられてきた。しかし現在では、星間物質の中を進む太陽の速度は、バウショックを形成するには小さすぎることが示唆されている。画像はWikipedia　2013.7.3 07:12 産経ニュース