• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • NASAs exoplanetjaktuppdrag fångar ett naturligt kometutbrott i oöverträffad detalj

    Den här animationen visar ett explosivt utbrott av damm, is och gaser från kometen 46P/Wirtanen som inträffade den 26 september, 2018 och försvann under de kommande 20 dagarna. Bilderna, från NASA:s rymdfarkost TESS, togs var tredje timme under de första tre dagarna av utbrottet. Kredit:Farnham et al./NASA

    Med hjälp av data från NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), astronomer vid University of Maryland (UMD), i College Park, Maryland, har fångat en tydlig bildsekvens från början till slut av ett explosivt utsläpp av damm, is och gaser under närgången av kometen 46P/Wirtanen i slutet av 2018. Detta är den mest kompletta och detaljerade observationen hittills av bildandet och försvinnandet av ett naturligt förekommande kometutbrott. Teammedlemmarna rapporterade sina resultat i numret av The 22 november Astrofysiska tidskriftsbrev .

    "TESS tillbringar nästan en månad åt gången med att avbilda en del av himlen. Utan dag- eller nattpauser och ingen atmosfärisk störning, vi har en mycket enhetlig, långvariga uppsättning observationer, sa Tony Farnham, en forskare vid UMD Department of Astronomy och huvudförfattaren till forskningsartikeln. "När kometer kretsar runt solen, de kan passera genom TESS synfält. Wirtanen hade hög prioritet för oss på grund av dess nära inställning i slutet av 2018, så vi bestämde oss för att använda dess utseende i TESS-bilderna som ett testfall för att se vad vi kunde få ut av det. Vi gjorde det och blev mycket förvånade!"

    "Medan TESS är ett kraftpaket för att upptäcka planeter som kretsar i närheten, ljusa stjärnor, dess observationsstrategi möjliggör så mycket spännande ytterligare vetenskap, " sa TESS-projektforskaren Padi Boyd från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Eftersom TESS-data snabbt offentliggörs genom NASA:s Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST), det är spännande att se forskare identifiera vilka data som är av intresse för dem, och sedan göra alla typer av ytterligare slumpmässig vetenskap bortom exoplaneter."

    Normal kometaktivitet drivs av solljus som förångar isarna nära kärnans yta, och de utströmmande gaserna drar bort damm från kärnan för att bilda koma. Dock, många kometer är kända för att uppleva tillfälliga spontana utbrott som kan avsevärt, men tillfälligt öka kometens aktivitet. Det är för närvarande inte känt vad som orsakar utbrott, men de är relaterade till förhållandena på kometens yta. Ett antal potentiella triggermekanismer har föreslagits, inklusive en termisk händelse, där en värmebölja tränger in i en ficka av mycket flyktiga isar, får isen att snabbt förångas och producerar en explosion av aktivitet, och en mekanisk händelse, där en klippa kollapsar, att utsätta färsk is för direkt solljus. Således, studier av utbrottsbeteendet, speciellt i de tidiga ljusningsstadierna som är svåra att fånga, kan hjälpa oss att förstå kometens fysiska och termiska egenskaper.

    Även om Wirtanen kom närmast jorden den 16 december, 2018, utbrottet inträffade tidigare i dess tillvägagångssätt, börjar den 26 september 2018. Den initiala ljusningen av utbrottet skedde i två distinkta faser, med en timslång blixt följt av ett mer gradvis andra steg som fortsatte att bli ljusare i ytterligare 8 timmar. Detta andra steg orsakades sannolikt av den gradvisa spridningen av kometdamm från utbrottet, vilket gör att dammmolnet totalt sett reflekterar mer solljus. Efter att ha nått maximal ljusstyrka, kometen bleknade gradvis under en period av mer än två veckor. Eftersom TESS tar detaljerad, sammansatta bilder var 30:e minut, teamet kunde se varje fas i utsökt detalj.

    "Med 20 dagars mycket frekventa bilder, vi kunde bedöma förändringar i ljusstyrka mycket enkelt. Det är vad TESS designades för, att utföra sitt primära jobb som exoplanetmätare, ", sa Farnham. "Vi kan inte förutsäga när kometutbrott kommer att hända. Men även om vi på något sätt hade möjlighet att schemalägga dessa observationer, vi kunde inte ha gjort det bättre när det gäller timing. Utbrottet inträffade bara dagar efter att observationerna startade."

    Teamet har genererat en grov uppskattning av hur mycket material som kan ha kastats ut i utbrottet, cirka en miljon kilogram (2,2 miljoner pund), som kunde ha lämnat en krater på kometen med en diameter på cirka 20 meter (cirka 65 fot). Ytterligare analys av de uppskattade partikelstorlekarna i dammstjärten kan bidra till att förbättra denna uppskattning. Att observera fler kometer kommer också att hjälpa till att avgöra om flerstegsljusning är sällsynt eller vanligt i kometutbrott.

    TESS har också för första gången upptäckt Wirtanens dammspår. Till skillnad från en komets svans — sprayen av gas och fint damm som följer efter en komet, växer när den närmar sig solen – en komets spår är ett fält av större skräp som spårar kometens omloppsbana när den färdas runt solen. Till skillnad från en svans, som ändrar riktning när den blåser av solvinden, ledens orientering förblir mer eller mindre konstant över tiden.

    "Spåret följer kometens bana närmare, medan svansen är förskjuten från den, när den skjuts runt av solens strålningstryck. Det som är viktigt med leden är att den innehåller det största materialet, sa Michael Kelley, en associerad forskare vid UMD Department of Astronomy och en medförfattare till forskningsartikeln. "Svansdamm är väldigt fint, mycket som rök. Men stigdamm är mycket större - mer som sand och småsten. Vi tror att kometer förlorar det mesta av sin massa genom sina dammspår. När jorden springer in i en komets stoftspår, vi får meteorskurar."

    Medan den aktuella studien beskriver initiala resultat, Farnham, Kelley och deras kollegor ser fram emot ytterligare analyser av Wirtanen, samt andra kometer i TESS synfält. "Vi vet inte heller vad som orsakar naturliga utbrott och det är i slutändan vad vi vill hitta, ", sa Farnham. "Det finns åtminstone fyra andra kometer i samma område på himlen där TESS gjorde dessa observationer, med totalt cirka 50 kometer som förväntas under de första två årens värde av TESS-data. Det finns mycket som kan komma av dessa uppgifter."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com