La sonde Voyager 1 a capté un nouveau signal inattendu

La sonde Voyager 1, lancée de la Terre en 1977, se trouve actuellement à 22 milliards de kilomètres du Soleil, ce qui en fait l'objet de fabrication humaine le plus éloigné de nous. Elle progresse depuis environ dix ans dans le milieu interstellaire, où elle a fait des découvertes stupéfiantes sur la grande étendue au-delà de l’« héliopause », la limite où le vent solaire du Soleil cède la place aux vents d'étoiles lointaines.

En analysant les dernières données de Voyager 1, des chercheurs de l’université de Cornell ont découvert que la sonde détecte un faible « bourdonnement » de plasma – une émission générée par des gaz chauds dans l'espace interstellaire – dont les origines n'ont pas encore été totalement expliquées. La sonde capte cette « émission d'ondes plasma extrêmement faible et à bande étroite » depuis 2017 et a depuis voyagé environ 10 fois plus loin que la distance entre la Terre et le Soleil, selon une étude publiée la semaine dernière dans Nature Astronomy. 

Ce faible bourdonnement s’agirait de la première mesure continue de la matière qui compose l’espace interstellaire et mettrait en lumière les interactions entre les systèmes stellaires et le vaste milieu interstellaire qui les sépare. 

« Ces découvertes nous en disent vraiment long sur la façon dont le milieu interstellaire est structuré juste à l'extérieur du système solaire », explique Stella Koch Ocker, doctorante en astronomie à l’université de Cornell et co-auteure de l'étude.

Ce nouveau signal a été capté par le Plasma Wave System (PWS) de Voyager, un instrument qui a été principalement conçu pour détecter les interactions entre les particules dans les magnétosphères des planètes géantes du système solaire : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Une fois que Voyager 1 a franchi l'héliopause en 2012, l'instrument a commencé à capter des ondes de plasma dans l'espace interstellaire avec des signatures distinctes, d'une durée de quelques jours à un an, qui pouvaient être associées à des événements solaires spécifiques, comme des éruptions.

Mais en examinant les données plus récentes du PWS, Ocker et ses collègues ont remarqué un faible modèle d'émission qui dépassait à peine le seuil de ce que l'instrument pouvait enregistrer. 

« Nous nous demandions s'il y avait des signaux dans les données de Voyager qui attendaient encore d'être découverts, donc nous étions vraiment intéressés à l’idée de creuser profondément dans les données à la recherche de quelque chose de différent de ce qui avait été trouvé auparavant, explique Ocker. Nous ne nous attendions pas nécessairement à trouver quelque chose. Mais nous l'avons fait. »

Le bourdonnement était clairement différent de l'émission qui avait été précédemment captée par Voyager. En plus d'être relativement faible, le signal était dans une bande passante de fréquence inhabituellement étroite, autour de 3 kHz. Il était également continu, contrairement aux événements d'émission de plasma liés à l'activité solaire, qui avaient des débuts et des fins bien définis.

Ocker et ses collègues en ont conclu que Voyager 1 avait réussi à capter les ondes ambiantes du plasma interstellaire, qui est un bouillonnement de protons et d'électrons. Tout comme le PWS a pu observer le comportement des particules autour des géantes gazeuses, il écoute maintenant des processus similaires au-delà de l'héliosphère.

« L’explication la plus probable est que les faibles ondes du plasma sont causées par les mouvements thermiques des électrons dans le plasma, dit Ocker. Dans un plasma, ces composants ne restent pas en place ; ils sont parfois en mouvement, et donc les mouvements de ces électrons pourraient générer de très faibles ondes de plasma. »

Pourtant, les mécanismes exacts à l'origine du bourdonnement ne sont pas encore connus, ce qui laisse de nouvelles questions ouvertes aux études futures. L'équipe est optimiste et pense que Voyager continuera à enregistrer ce signal intriguant, ce qui permettra de déterminer ses propriétés et son origine. Ces résultats révéleront de nouveaux détails sur la densité de la matière à la frontière de notre propre système solaire, ce qui est utile pour comprendre cet autre monde. Les données peuvent également contribuer à expliquer des processus plus fondamentaux, comme la formation des étoiles.

Cette étude n'est que le dernier témoignage en date de la productivité et de la longévité de la mission Voyager, qui nous rapporte des images de plus en plus lointaines depuis près d'un demi-siècle. Des décennies après leur lancement et des années après leur entrée dans le monde interstellaire, les sondes jumelles continuent à envoyer des clichés du cosmos aux nouvelles générations sur Terre.

« Voyager est vraiment une mission incroyable, conclut Ocker. Je pense que c'est un véritable accomplissement, un hommage à la résilience des missions de la NASA et à l'extraordinaire richesse scientifique qu'elles peuvent produire. Cela a été une expérience très enrichissante pour moi, car j’ai eu l'occasion d'apprendre des personnes qui ont participé à cette mission depuis sa création et qui l'ont vue passer par toutes sortes de découvertes et de revers – toutes les montagnes russes d'une mission de 40 ans. »

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