Das Sonnensystem ist groß – sehr groß sogar. Das musste jetzt auch die Raumsonde Voyager 1 feststellen, die vor 35 Jahren von der US-Raumfahrtbehörde NASA losgeschickt wurde, um die Planeten Jupiter und Saturn sowie den interstellaren Raum zu erforschen. Obwohl Voyager 1 sich inzwischen rund 18 Milliarden Kilometer entfernt von der Sonne befindet, was fast 122 Astronomischen Einheiten entspricht (eine Astronomische Einheit bezeichnet den mittleren Abstand von der Erde zur Sonne), ist die Sonde immer noch nicht bis zum Rand des Sonnensystems vorgedrungen, so Robert Decker von der John Hopkins University in den USA und Kollegen.

Die Voyagers am Rande des Sonnensystems
© NASA, JPL
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernDie beiden Voyager-Sonden am Rand des Sonnensystems
Eine scharfe Begrenzung des Sonnensystems gibt es nicht, allerdings kann die so genannte Heliopause als eine solche betrachtet werden, welche die Grenze zwischen Sonnenwind und interstellarem Raum markiert.

Die Sonne sendet neben elektromagnetischer Strahlung auch einen Strom heißer Teilchen aus, also ein Plasma. Dieser Sonnenwind breitet sich durch das gesamte System senkrecht von der Sonne weg in radialer Richtung aus. Als Heliosphäre wird folglich der Bereich bezeichnet, in dem dieses Plasma wirksam ist. Der Sonnenwind wird jedoch von den Teilchen des interstellaren Raums abgebremst und aufgeheizt. In einer Entfernung von 90 Astronomischen Einheiten von der Sonne nennt man diese Grenze auch "Termination Shock", auf den die "Heliosheath" folgt, also die Sonnenumhüllung. Die geladenen Teilchen bewegen sich in dieser Umgebung mit einer geringeren Geschwindigkeit als in der Heliosphäre und vermischen sich mit den Teilchen des interstellaren Raums. Die "Heliosheath" wird von der Heliopause begrenzt: Von dieser wird angenommen, dass sie sich abhängig von der Sonnenaktivität ausdehnt und wieder zusammenzieht.

Im Dezember 2004 hat Voyager 1 den "Termination Shock" durchquert. Mit Hilfe des Low-Energy-Charged-Particle-Instruments an Bord der Sonde lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit des Sonnenwinds vermessen. Vor knapp zwei Jahren registrierte Voyager 1 bei einer Entfernung von rund 115 Astronomischen Einheiten von der Sonne eine Abnahme der Radialgeschwindigkeit der heißen Sonnenwindteilchen in der "Heliosheath"; diese Geschwindigkeit sank schließlich fast auf null ab.

Das heißt aber nicht, dass die Sonde zu diesem Zeitpunkt in den interstellaren Raum eingetreten ist. Stattdessen schlagen Modelle vor, dass der Plasmastrom abgelenkt wird, und zwar von der radialen in eine meridionale Richtung – das heißt in eine nördliche oder südliche Richtung. Die Ablenkung des Sonnenwinds bildet dann die Heliopause, die wie eine Blase das Sonnensystem begrenzt. Wäre Voyager 1 tatsächlich bereits in der Heliopause, so stünde ein Austritt aus dem Sonnensystem also unmittelbar bevor.

Um die Aussagen dieser Modelle zu überprüfen, vermaß Voyager 1 die Strömungsgeschwindigkeit des Sonnenplasmas in meridionaler Richtung. In ihrer normalen Ausrichtung ist dies wegen der Orientierung des Low-Energy-Charged-Particle-Instruments unmöglich. Deshalb führte Voyager 1 ab März 2011 ein Manöver aus, für das sie 21 Jahre zuvor das letzte Mal den Befehl erhalten hatte. Die Sonde drehte sich mit Hilfe von Gyroskopen 70 Grad um ihre erdgerichtete Achse, damit ihr Instrument die meridionale Strömung erfassen konnte. Während einiger Monate führte sie diesen Vorgang mehrmals aus. Das Team um Robert Decker konnte anschließend die gesammelten Daten von fünf solchen Durchgängen analysieren.

Das Ergebnis: Es gibt keinen Plasmafluss in meridionaler Richtung. Die Messungen ergaben eine durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit von drei Kilometern pro Sekunde, mit einem Fehler von elf Kilometern pro Sekunde. Dieses Resultat bedeutet eine Geschwindigkeit von null. Voyager 1 befindet sich derzeit wohl doch noch nicht in der Nähe der Heliopause. Darüber hinaus sind zum Teil auch neue Modelle der Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und der interstellaren Materie nötig.

Obwohl Voyager 1 das am weitesten von der Erde entfernte Objekt ist, das von Menschen gebaut wurde, bleibt die Sonde unserem Sonnensystem also noch eine Weile erhalten.