• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Gömsle:Hur NASAs Lucy-uppdragsteam upptäckte Eurybates-satelliten

    Hubble-bilder av Eurybates och dess satellit den 3 januari, 2020, när satelliten var synlig (inringad i grönt), och den 11 december, 2019, när satelliten var för nära Eurybates för att kunna ses. Kredit:NASA/Hubble/K. Noll/SwRI

    Den 9 januari 2020, NASA:s Lucy-uppdrag meddelade officiellt att det skulle besöka inte sju, men åtta asteroider. Som det visar sig, Eurybates, en av asteroiderna längs Lucys väg, har en liten satellit.

    Även om sökning efter satelliter är ett av uppdragets centrala mål, Att hitta dessa små världar innan Lucy skjuts upp ger teamet möjlighet att undersöka sina banor och planera för mer detaljerade uppföljningsobservationer med rymdfarkosten. Utan att leta efter dessa asteroidkompisar före lanseringen, Lucy kan också löpa risken att stöta på ett oväntat binärt par. Att se två asteroider när rymdfarkosten bara väntar en kan förvirra dess autonoma spårningssystem.

    Lyckligtvis, Lucy vetenskapsteam är redan bekanta med det perfekta verktyget att använda. "Ett av sätten du kan försöka leta efter satelliter på är att använda Hubble. Och det är något som jag har gjort mycket med Kuiperbältet, " säger Keith Noll, uppdragets projektforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, och en av upptäckarna av Eurybates satellit. "Vi känner till mer än 100 binärer i Kuiperbältet, och den stora majoriteten av dem hittades med Hubble."

    Och förståeligt nog. Det kretsande teleskopet, 13,3 meter (43,5 fot) lång, som har en primär spegel med en diameter på 2,4 meter (7 fot, 10,5 tum), är obehindrad av de normala suddiga effekterna av jordens atmosfär, eftersom det ligger bekvämt ovanför atmosfären. Även om några av de större jordbundna teleskopen ibland kan observera himlen med liknande klarhet, Hubble kan upptäcka en liten, mörk satellit som kretsar mycket nära en större, ljusare asteroid som ett teleskop på jorden kan missa.

    Den 9 januari 2020, Lucy Mission meddelade officiellt att det skulle besöka inte sju, men åtta asteroider. Som det visar sig, Eurybates, en av asteroiderna längs Lucys väg, har en liten satellit. Kort efter att Lucy-teamet upptäckte satelliten, både den och Eurybates rörde sig bakom solen, hindrar laget från att observera det ytterligare. Dock, asteroiderna dök upp bakom solen i juli 2020, och sedan dess, Lucy-teamet har kunnat observera satelliten med Hubble vid flera tillfällen, tillåta teamet att exakt definiera satellitens omloppsbana och låta den lilla satelliten äntligen få ett officiellt namn - Queta. Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center

    För att veta var man ska leta efter satelliter, forskarlaget var tvungen att beräkna Hill-sfärerna för asteroiderna de ville undersöka. Hill-sfären är en imaginär sfär runt en kropp, inuti vilken kroppen har det dominerande gravitationsinflytandet. Med andra ord, alla stabila satelliter i en kroppsbana inom dess Hill-sfär. Earth's Hill sfär, till exempel, har en radie på nästan 1,5 miljoner km (930, 000 mil), och månen kretsar säkert inuti vid ungefär 380°, 000 km (236, 000 mil).

    Nolls team lämnade in ett förslag om att använda Hubble för att söka efter satelliter och gjorde sin första omgång observationer hösten 2018. De letade sedan igenom bilderna efter bevis på satelliter. Denna process är svår, eftersom råa bilder från Hubble kan vara röriga. "Den har många stötar och klatter, det är inte en ren sak, " anmärker Noll. Till exempel, råa bilder av ljusa föremål visar ofta diffraktionspikar, de ljusa X-formerna som liknar tecknade fyruddiga stjärnor. Hubbles kameror är också känsliga för kosmisk strålning (partiklar som färdas med nära ljusets hastighet) som kan visas som ljusa prickar på bilderna. "Så när du tittar på [bilderna], du säger, "Väl, är den där klumpen en satellit, eller är det bara en del av... sättet att ljuset sprids från hela den optiska enheten genom teleskopet?'" Förutom ett kort falskt larm när det visade sig att en annan Lucy mål, Orus, kan vara en binär, laget såg inga nya bevis på satelliter.

    Det är, till november 2019. Kvällen innan ett stort möte i vetenskapsgruppen, Noll förberedde en presentation om sökning efter satelliter. När du letar efter foton för att visa svårigheterna att skilja mellan satelliter och andra ljusa blobbar, han stötte på en av hans teams Hubble-bilder från den 12 september, 2018. Efter att ha experimenterat med ljusstyrkan och kontrasten, han såg en märklig ljuspunkt nära Eurybates. "Jag sade, "Oj, att en verkligen ser ut som jag skulle förvänta mig att en satellit skulle se ut.'" När jag insåg att det började bli sent, han ringde in föremålet och gjorde färdigt presentationen. I sitt tal dagen efter, han påpekade objektets slående likhet med en satellit. I publiken var Mike Brown, en av uppdragets vetenskapliga medutredare. Brown avbröt för att fråga Noll om han hade tittat på data från den andra observationen den 14 september, men Noll erkände att han inte hade haft en chans ännu. Enligt Noll, innan han avslutade presentationen, Brown undersökte uppgifterna från den 14 september och utbrast, "Jag ser det där också!"

    Lucys forskarteam undersöker bilder av satelliten. Medupptäckaren Keith Noll och Mike Brown sitter mitt emot varandra framför skärmen medan andra vetenskapsteammedlemmar tittar på. Kredit:SwRI/J. Spencer

    Alla trängdes runt Browns bärbara dator. Hade de faktiskt upptäckt en Eurybates-satellit? Teamet märkte att när de jämförde de två fotona, föremålet verkade ha rört sig lite, som en satellit kan göra. En kontroll visade att objektets observerade positioner passar många möjliga banor. Ur ett planetdynamikperspektiv, det var också logiskt att Eurybates kan ha en satellit. Eurybates är ett av en massiv uppsättning fragment som skapats av samma asteroidkollision, så tanken att ett av dessa fragment kan kretsa kring Eurybates är inte långsökt. Dessa var alla steg i rätt riktning, men inga avgörande bevis. Teamet hade bara två observationer hittills, och enligt Noll, "Du tror aldrig på någonting förrän du har sett det tredje gången, så vi var tvungna att skaffa mer data." De lämnade in ett brådskande förslag om att använda Hubble igen, som godkändes tillräckligt snabbt för att teamet kunde få sina observationer ungefär en månad senare. De begärde 12 chanser att observera satelliten, men de beviljades tre. Om de kunde se satelliten igen på åtminstone en av de tre, de skulle få de andra nio.

    Deras första chans var den 11 december. Satelliten var en no-show. Teamet var inte oroligt – ännu – eftersom de visste att det fanns en god chans att det helt enkelt var för nära Eurybates, och förlorade i bländningen. De försökte en andra gång den 21 december, men till deras bestörtning, den blyga lilla stenen fanns ingenstans. Teamet började tvivla på att deras så kallade satellit ens existerade. "Kanske vi bara skojar oss själva. Kanske är det inte på riktigt, "Noll minns att han tänkte.

    Till sist, den 3 januari, de hittade den. Den lilla, mörk satellit var tydligt synlig på de nya bilderna. Som de misstänkte, i de två föregående observationerna var det för nära Eurybates (som är över 6, 000 gånger ljusare än sin följeslagare) att se. Skillnaden i ljusstyrka tyder på att satelliten förmodligen är mindre än 1 km (0,6 miles) i diameter, ynklig jämfört med Eurybates (64 km, eller 40 miles).

    Illustration av Lucy Trojan asteroidmålet Eurybates och dess satellit, Queta. Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center

    Kort efter att Lucy-teamet upptäckte satelliten, både den och Eurybates rörde sig bakom solen, hindrar laget från att observera det ytterligare. Dock, asteroiderna dök upp bakom solen i juli 2020, och sedan dess, Lucy-teamet har kunnat observera satelliten med Hubble vid flera tillfällen, tillåta teamet att exakt definiera satellitens omloppsbana och låta den lilla satelliten äntligen få ett officiellt namn – Queta.

    Queta är den första trojanska asteroiden namngiven under en nyligen reviderad namnkonvention för trojanska asteroider. Även om trojanerna tidigare bara var uppkallade efter hjältar från Homeros Iliaden, mindre trojaner är nu uppkallade efter olympiska och paralympiska idrottare, som ett erkännande av dessa moderna hjältar. Queta är döpt efter den mexikanska friidrottaren Norma Enriqueta "Queta" Basilio Sotelo. Vid olympiska sommarspelen 1968, hon blev den första kvinnan i historien att tända den olympiska kitteln. Namnet "Queta" valdes för Eurybates satellit eftersom Basilios roll liknar Eurybates, en grekisk härold. I det antika Grekland, härolder var budbärare i kungars eller regeringars tjänst, ett yrke som ibland innebar långdistanslöpning. Enligt den antika grekiske historikern Herodotos, en härold vid namn Pheidippides sprang 260 km (160 mi) från Aten till Sparta för att begära spartanernas hjälp i slaget vid Marathon. (Det är från den här legenden som vi får ordet "maraton.") Härolder fick också i uppdrag att tillkännage starten av de gamla olympiska spelen, liknande hur fackelceremonin tillkännager starten av de moderna olympiska spelen. Även om fackelceremonin inte var en del av de gamla olympiska spelen, den är inspirerad av en gammal grekisk tradition som kallas lampadedromia, ett stafettlopp där löparna passerar en fackla medan de försöker hålla dess heliga eld brinnande. Flera andra medlemmar av familjen Eurybates, en grupp av asteroider som faktiskt är fragment bildade av samma kollision, har fått sitt namn efter hjältar från de olympiska och paralympiska spelen 1968. Som en av banbrytarna för 1968 års spelen, Queta passar in.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com