В ноябре 2018 года после 41-летнего путешествия «Вояджер-2» пересек границу, за которой влияние Солнца заканчивается, и вышел в межзвездное пространство. Но миссия маленького зонда еще не завершена — он продолжает делать удивительные открытия. В 2020 году «Вояджер-2» обнаружил нечто удивительное: по мере удаления от Солнца плотность пространства увеличивается. Аналогичные показатели на Землю передавал «Вояджер-1», который вышел в межзвездное пространство в 2012 году. Новые данные показали, что увеличение плотности может быть особенностью межзвездной среды.
Солнечная система имеет несколько границ, одна из которых, называемая гелиопаузой, определяется солнечным ветром, а точнее его существенным ослаблением. Пространство внутри гелиопаузы — это гелиосфера, а пространство за ее пределами — это межзвездная среда. Но гелиосфера не круглая. Она больше напоминает овал, в котором Солнечная система находится на переднем крае, а за ней тянется некое подобие хвоста. Оба «Вояджера» пересекли гелиопаузу на переднем крае, но с разницей в 67 градусов по гелиографической широте и 43 градуса по долготе.
Межзвездное пространство обычно считается вакуумом, но это не совсем так. Плотность материи крайне мала, но она все же существует. В Солнечной системе солнечный ветер имеет среднюю плотность протонов и электронов от 3 до 10 частиц на кубический сантиметр, но она тем ниже, чем дальше от Солнца. Согласно подсчетам, средняя концентрация электронов в межзвездном пространстве Млечного пути составляет около 0,037 частиц на кубический сантиметр. А плотность плазмы во внешней гелиосфере достигает примерно 0,002 электрона на кубический сантиметр. Когда зонды «Вояджер» пересекли гелиопаузу, их приборы регистрировали электронную плотность плазмы посредством плазменных колебаний.
«Вояджер-1» пересек гелиопаузу 25 августа 2012 года на расстоянии 121,6 астрономических единиц от Земли (это в 121,6 раза превышает расстояние от Земли до Солнца — примерно 18,1 миллиарда км). Когда он впервые измерил плазменные колебания после пересечения гелиопаузы 23 октября 2013 года на расстоянии 122,6 астрономических единиц (18,3 миллиарда км), то обнаружил плотность плазмы на уровне 0,055 электронов на кубический сантиметр. Пролетев еще 20 астрономических единиц (2,9 миллиарда километров) «Вояджер-1» сообщил об увеличении плотности межзвездного пространства до 0,13 электрона на кубический сантиметр.
«Вояджер-2» пересек гелиопаузу 5 ноября 2018 года на расстоянии 119 астрономических единиц (17,8 миллиарда километров. 30 января 2019 года он измерил плазменные колебания на расстоянии 119,7 астрономических единиц (17,9 миллиарда километров), обнаружив, что плотность плазмы составляет 0,039 электронов на кубический сантиметр. В июне 2019 года Приборы «Вояджера-2» показали резкое увеличение плотности до примерно 0,12 электронов на кубический сантиметр на расстоянии 124,2 астрономических единиц (18,5 миллиарда километров).
Чем вызвано увеличение плотности пространства? Одна из теорий заключается в том, что силовые линии межзвездного магнитного поля становятся сильнее по мере удаления от гелиопаузы. Это может вызывать электромагнитную ионную циклотронную неустойчивость. «Вояджер-2» действительно обнаружил усиление магнитного поля после пересечения гелиопаузы. Другая теория гласит, что материал, уносимый межзвездным ветром, должен замедляться в районе гелиопаузы, образуя подобие пробки, о чем свидетельствует обнаруженное зондом «Новые горизонты» в 2018 году слабое ультрафиолетовое свечение, вызванное накоплением нейтрального водорода в гелиопаузе.
