旅行者号飞了185亿公里后，发现真空物质越来越多，这意味什么？
2024-11-19 阅读 111
更新于 2024年11月21日
这才哪跟哪啊？！
185亿公里，也就约0.002光年（1光年=94607亿公里）。
要知道，广义的太阳系半径超过了1光年，位于奥尔特云范围内：
奥尔特云的半径为2000~5000——50000~100000个天文单位。
（0.03~0.08光年）——（0.79~1.58光年）意味着无论旅行者1号还是2号，都需要上1000年的时间才能飞出广义上的太阳系。
可以看出奥尔特云的物质分布并不均匀，存在一个球形外层和一个盘形内层，内层又称希尔斯云团(Hills Cloud)。
整个奥尔特云，大约有5个地球质量大小。太阳系内部结构大小与奥尔特云的对比：
旅行者号在10多年前，飞出日球层顶（太阳风层顶）：
这也是提问描述的「旅行者号飞了185亿公里后，发现真空物质越来越多」的由来。
日球层顶大约在100个天文单位附近。
日球层具有类似磁层的结构，层内外压力不同，可以把太阳风和星际等离子体分开，从而使得层顶内存在一个太阳风终端激波，而层顶外则有弓形激波（或温和的弓形波）的存在。
在太阳风的“剧烈”影响下，物质分布并不均匀。
被太阳风冲击的区域星际物质密度更低，相反日球层顶外部的星际物质密度更高。
这是因为太阳风内的等离子体冲散了星际物质。
旅行者1号穿越日球层顶时，太阳风离子从25个/秒降低至2个/秒。
到达日球层顶外，等离子体密度（相比起太阳风的热离子，这些为星际的冷离子）增加了40倍左右。
太阳风内粒子大约每立方厘米几十个，到达日球层顶时，每立方厘米粒子密度降低至0.03个，而超过日球层则达到0.12个每立方厘米以上。
整个奥尔特云的物质密度，还不太清楚，不过内层云团的物质密度相对较高。
那么，旅行者号飞出奥尔特云后，真空物质会变得更少吗？
其实也不一定。
因为，我们整个太阳系还处在本星际云之中。
太阳系和本星际云对比本星际云大约30光年大小，旅行者号需要飞数万年，才能飞出。
而太阳在4.4~15万年前进入本星际云，大约1~2万年之后就会离开。
本星际云密度0.26个原子每立方厘米。
可以发现，这个物质密度比日球层顶外都还要高。
除此之外，本星际云的物质密度并不均匀，最高上千粒子每立方厘米都有可能。
不过，即便离开了本星际云，旅行者号也还处在300光年范围的本星系泡之中：
本星际泡密度0.1个原子每立方厘米。
你可能会想，离开本星系泡，太空物质会更空吗？
同样也并不一定。
虽然刚刚离开本星系泡，物质会比较空。
但整个银河系星际粒子，平均为1个每立方厘米，而且分布也并不均匀，有多有少。
也就是说，旅行者号飞行几十万年后，离开本星系泡，进入更稀薄空间后，迟早还会遇到更多真空物质的地带。
总之，对于整个太阳系乃至银河系的星际物质分布来说，旅行者号偶尔遇到更多物质，偶尔遇到更少物质，才是正常现象。
相反，如果一直遇到的物质都非常均匀，没有起伏，那才是非常诡异的事情。
这就像，一条河的水流从始至终都是恒定速度，一样的诡异。
意味着两个星系或者多个星系之间的某个区域，可能存在一个巨大的垃圾场，里面都是破烂星星破烂碎片各种乱七八糟的物质。
那里可能就是人类星系大航海时代的一个个海上孤岛和落脚点。因为受到的力相对平衡，甚至可能还是一个避风港温馨小港湾，毕竟有多少亿年的自然形成，远离各个星系。
要是能发现几个孤独流浪行星，跨星系的旅行说不定也能路上补充补充元素，补充补充资源。甚至到时候跑路太阳系，也能当个高速路服务区。
飞到物质堆积边界了，两边的星际风对着吹，速度几乎降到0，于是就有一些物质在那地方堆积起来了，和地球上的河流入海口淤积原理差不多。
这问题谈论的事情是：
2019 年 6 月，旅行者 2 号在到太阳约 124.2 天文单位（约 185 亿千米）的距离上测得星际介质（常规物质）的电子密度约 0.12 个每立方厘米[1]，这高于过去对银河系内星际介质的电子密度的估计。这和旅行者 1 号的观测结果很接近。示意图：
星际介质是星际物质的同义词，约 99% 的星际介质是气体、这些气体大多被电离，其余 1% 的星际介质主要是尘埃。在上述气体里，约 91% 是氢，约 8.9% 是氦。根据科学记者 Michelle Starr 在 2020 年撰写的新闻，上述观测结果可能归因于[2]：
星际磁场的模式与过去的估计不同——旅行者 2 号在穿过日球层顶时检测到强于预期的磁场[3]。星际风在接近日球层顶时减慢速度并轻微地积聚起来——新视野号在 2018 年观测到日球层顶积聚的中性氢放出的微弱紫外线[4]。上述二者共同作用。其他有待研究的因素。看起来，这问题发布时的内容意味着有很多报道出了偏差：
提问者从网络上复制了常见于搜狐等处的糟糕文章的标题来充当提问。这类文章普遍将旅行者号探测器接触的星际介质（常规物质）表述为“真空物质”，有些文章还会胡乱扯到暗物质，全然不管旅行者号探测器有没有能用来探测暗物质的仪器。一些文章看起来是大语言模型撰写的，堆满了无用的车轱辘话，可能是在凑字数。在太阳系内，太阳风的平均电子密度约 3 到 10 个每立方厘米。离太阳越远，该数值就越小。
在银河系内，恒星间的星际介质的平均电子密度估值约 0.037 个每立方厘米。
2012 年 8 月，旅行者 1 号探测器的科学仪器接到的来自太阳系外的、能量高于 70 兆电子伏特的离子的数量比过去接到的明显增加；与此同期，该探测器接到的来自太阳风的低能量离子急剧减少。相关研究人员认为，上述观测现象意味着旅行者 1 号已飞出日球层顶、进入星际空间。
2013 年，美国宇航局确认旅行者 1 号于 2012 年 8 月 25 日成为人类历史上第一个接触到星际介质的航天器。当时，它到太阳的距离约 121.6 天文单位（约 181 亿千米）。
2013 年 10 月 23 日，旅行者 1 号在距离太阳约 122.6 天文单位（约 183 亿千米）的距离上测得星际介质的电子密度约 0.055 个每立方厘米，高于上述估值。
继续飞行约 20 天文单位（约 29 亿千米）后，旅行者 1 号测得星际介质的电子密度约 0.13 个每立方厘米。
2018 年 11 月 5 日，旅行者 2 号穿过日球层顶。
2019 年 1 月 30 日，旅行者 2 号在到太阳约 119.7 天文单位（约 179 亿千米）的距离上测得星际介质的电子密度约 0.039 个每立方厘米，高于上述估值。
2019 年 6 月，旅行者 2 号在到太阳约 124.2 天文单位（约 185 亿千米）的距离上测得星际介质的电子密度约 0.12 个每立方厘米。
旅行者号探测器的钚-238 同位素电池的输出功率每年下降约 4 瓦，两台探测器陆续关闭了一些仪器，2025 年大概就要关掉所有科学仪器。通讯应该能持续到 2036 年。
参考^Kurth, W. S. and D. A. Gurnett. “Observations of a Radial Density Gradient in the Very Local Interstellar Medium by Voyager 2.” The Astrophysical Journal Letters 900 (2020): n. pag.^https://www.sciencealert.com/for-some-reason-the-density-of-space-is-higher-just-outside-the-solar-system^Burlaga, L.F., Ness, N.F., Berdichevsky, D.B. et al. Magnetic field and particle measurements made by Voyager 2 at and near the heliopause. Nat Astron 3, 1007–1012 (2019). https://doi.org/10.1038/s41550-019-0920-y^Gladstone, G. R., Pryor, W. R., Stern, S. A., Ennico, K., Olkin, C. B., Spencer, J. R., et al. (2018). The Lyman-α sky background as observed by New Horizons. Geophysical Research Letters, 45, 8022–8028. https://doi.org/10.1029/2018GL078808
实际上是旅行者号越往外飞，发现物质密度越来越大了。
借高赞图解释一下。
