|
Раскрывая тайны карликовой планеты Плутон
|
|
|
|
Когда в 2006 году Международный астрономический союз объявил, что Плутон лишается статуса девятой планеты Солнца, многие астрономы и неспециалисты были шокированы. Тем не менее, Плутон остается важным объектом для изучения. Сегодня он считается одной из многих карликовых планет за пределами Нептуна, расположенных в области в форме бублика, состоящей в основном из ледяных обломков, которая вращается вокруг Солнца и называется Пояс Койпера. Эти окраины Солнечной системы остаются в значительной степени неисследованными. Впервые они были обнаружены космическим аппаратом New Horizons американского космического агентства NASA; он пролетел близко к Плутону в 2015 году, сделав впечатляющие снимки поверхности и атмосферы карликовой планеты. Но нам еще многое предстоит узнать.
|
|
|
|
Вот почему я и мои коллеги из Южно-Африканского университета Западного Кейпа (UWC) были на седьмом небе от счастья, когда нас пригласили принять участие в международной миссии, финансируемой НАСА. Мы - группа опытных физиков-ядерщиков, проводящих новаторские исследования в области астрономии и взрывов звезд.
|
|
|
|
Плутон приблизился к Солнцу в 1989 году. Поскольку он удаляется от Солнца по своей овальной орбите, протяженностью 248 лет, его атмосфера, вероятно, разрушится и примерзнет к его поверхности в ближайшие несколько лет.
|
|
|
Нас попросили понаблюдать за редким событием, которое позволило бы получить представление об атмосфере карликовой планеты и, в частности, о вероятном сценарии замерзания. Это событие называется затмением и происходит, когда какой-либо небесный объект проходит перед далекой звездой, временно блокируя или приглушая ее свет. Это позволяет атмосфере объекта — всего на секунду или около того — действовать как линза, усиливающая звездный свет. В данном случае затенение было возможностью получить информацию об атмосфере Плутона, как описано ниже.
|
|
Один телескоп
|
|
|
|
Мы использовали единственный современный 0,5-метровый ньютоновский телескоп, который был щедро подарен UWC Университетом Вирджинии.
|
|
|
|
Когда ученые пытаются зафиксировать затмение, они могут использовать один телескоп, который отслеживает тень от прохождения объекта, или до 100 телескопов, стратегически распределенных для определения формы объекта и обнаружения или характеристики спутников и астероидов. Эти телескопы должны быть меньше и мобильнее, чем их более статичные и крупные аналоги, используемые для других исследований.
|
|
|
|
Установка телескопа и ввод его в эксплуатацию были сложной операцией, которая требовала самого современного оборудования и человеческих усилий. Студенты и сотрудники физико-астрономического факультета UWC усердно готовились к наблюдениям, изучая принципы работы телескопа и необходимое программное обеспечение.
|
|
|
|
Также потребовалась некоторая модификация. Телескоп прибыл с завода с неисправным GPS-навигатором, который был заменен и оказался слишком коротким для наших целей. Мы использовали технологию 3D-печати в современной лаборатории ядерных детекторов Африканского университета, чтобы скорректировать длину и подобрать фокусную точку телескопа.
|
|
|
|
Затем настало время для главного события.
|
|
Запечатлеваем момент
|
|
|
|
4 августа 2024 года мой коллега из UWC Сиямбонга Матшавуле вместе с двумя моими аспирантами, Себо Нгветшени и Крейгом Мел, и моим аспирантом Элайджей Акакпо отправились на смотровую площадку. Они присоединились к профессорам Майклу Скрутски и Энн Вербискер из Университета Вирджинии и НАСА, которые являются главными исследователями затмения Плутона и других миссий НАСА, таких как New Horizons.
|
|
|
|
Смотровая площадка находилась в отдаленном районе Южно-африканской провинции Северный Кейп, примерно в 40 км к северу от города Апингтон. Это была именно центральная точка или мертвая точка тени Плутона на Земле, простирающейся на 2377 км в диаметре и проходящей через Южную Африку и Намибию со скоростью 85 000 км/ч. Учитывая, что в то же время наша Земля также движется с орбитальной скоростью 107 000 км/ч, выбор правильного времени и положения для нашего телескопа имел решающее значение.
|
|
|
|
Температура воздуха достигла 0°C, и небо над нашей точкой наблюдения было частично затянуто облаками. Но облака рассеялись как раз в нужное время и в нужном месте — и, хотя затмение длилось всего несколько секунд, этого, возможно, было достаточно, чтобы получить важную информацию об атмосфере Плутона.
|
|
|
|
Проблема заключалась в том, что внезапный порыв ветра на короткое время потряс телескоп (и наши сердца) во время затмения. Мы проводим дальнейшую обработку, чтобы устранить возникший шум.
|
|
Научное открытие
|
|
|
|
Во время затмения свет звезды начинает тускнеть, поскольку он поглощается атмосферой Плутона. Вскоре после этого происходит центральная вспышка прямо в мертвой точке тени Плутона, где атмосфера Плутона действует как увеличительное стекло, и звезда выглядит ярче, чем до или после затмения.
|
|
|
|
После центральной вспышки звезда снова начинает тускнеть и в конечном итоге возвращается к своей обычной яркости. Именно центральная вспышка показывает, как свет звезды преломляется в атмосфере Плутона, и предоставляет важную информацию о ее температуре и химическом составе. Эта информация является вводной для атмосферных моделей, которые говорят нам о том, сокращается ли атмосфера окончательно.
|
|
|
|
Пока еще слишком рано делать какие-либо выводы об атмосфере Плутона, полученные в результате наших наблюдений, и вполне возможно, что мы не сможем увидеть ничего количественного в данных во время нашей первой попытки. Если нет, то примерно в это же время в следующем году у нас будет другая возможность. И на этот раз мы будем хорошо подготовлены к внезапным порывам ветра. Мы также захватим с собой бутылки с горячей водой. Впереди приключения!
|
|
|
|
Источник
|
