Die studie se teiken, Psyche, is die bestemming van 'n opkomende NASA missie.
'n Noukeurige ondersoek van die millimeter-golflengte-emissies van die asteroïde Psyche, wat NASA van plan is om in 2026 te besoek, het die eerste temperatuurkaart van die voorwerp opgelewer, wat nuwe insig in sy oppervlak-eienskappe verskaf. Die bevindinge, beskryf in 'n koerant gepubliseer in Planetary Science Journal (PSJ) op 5 Augustus 2021, is 'n stap in die rigting van die oplossing van die raaisel van die oorsprong van hierdie ongewone voorwerp, wat deur sommige gedink word as 'n deel van die kern van 'n noodlottige protoplaneet.
Psyche wentel om die son in die asteroïdegordel, 'n doughnut-vormige gebied van die ruimte tussen die Aarde en Jupiter wat meer as 'n miljoen rotsagtige liggame bevat wat in grootte wissel van 10 meter tot 946 kilometer in deursnee.
Hierdie kunstenaar se konsep beeld die asteroïde Psyche uit, die teiken van NASA se Psyche-sending. Krediet: NASA/JPL-Caltech/ASU
Met 'n deursnee van meer as 200 km, is Psyche die grootste van die M-Type asteroïdes, 'n enigmatiese klas asteroïdes wat vermoedelik metaalryk is en daarom moontlik fragmente van die kerns van protoplanete kan wees wat opgebreek het as die sonnestelsel gevorm.
"Die vroeë sonnestelsel was 'n gewelddadige plek, aangesien planetêre liggame saamgesmelt het en toe met mekaar gebots het terwyl hulle in wentelbane om die son gevestig het," sê Caltech se Katherine de Kleer, assistent-professor in planetêre wetenskap en sterrekunde en hoofskrywer van die PSJ artikel. “Ons dink dat fragmente van die kerns, mantels en korse van hierdie voorwerpe vandag in die vorm van asteroïdes oorbly. As dit waar is, gee dit ons ons enigste werklike geleentheid om die kern van planeetagtige voorwerpe direk te bestudeer.”
Katherine de Kleer. Krediet: Caltech
Die bestudering van sulke relatief klein voorwerpe wat so ver van die aarde af is (Psyche dryf op 'n afstand wat tussen 179.5 en 329 miljoen km van die aarde af wissel) stel 'n groot uitdaging vir planetêre wetenskaplikes, en daarom beplan NASA om 'n sonde na Psyche te stuur om te ondersoek dit van naby. Tipies is termiese waarnemings vanaf die Aarde - wat die lig wat deur 'n voorwerp self uitgestraal word, eerder as lig van die son wat van daardie voorwerp af weerkaats word, meet in infrarooi golflengtes en kan slegs 1-pixel-beelde van asteroïdes produseer. Daardie een pixel openbaar egter baie inligting; dit kan byvoorbeeld gebruik word om die asteroïde se termiese traagheid te bestudeer, of hoe vinnig dit in sonlig verhit en in duisternis afkoel.
"Lae termiese traagheid word tipies geassosieer met lae stof, terwyl hoë termiese traagheid gesteentes op die oppervlak kan aandui," sê Caltech se Saverio Cambioni, na-doktorale geleerde in planetêre wetenskap en mede-outeur van die PSJ artikel. “Dit is egter moeilik om een tipe landskap van die ander te onderskei.” Data van die besigtiging van elke oppervlakligging op baie tye van die dag verskaf baie meer besonderhede, wat lei tot 'n interpretasie wat onderhewig is aan minder dubbelsinnigheid, en wat 'n meer betroubare voorspelling van landskaptipe verskaf voor 'n ruimtetuig se aankoms.
De Kleer en Cambioni, saam met mede-outeur Michael Shepard van Bloomsburg Universiteit in Pennsylvania, het voordeel getrek uit die Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, wat in 2013 ten volle in werking getree het, om sulke data te bekom. Die reeks van 66 radioteleskope het die span in staat gestel om die termiese emissies van Psyche se hele oppervlak te karteer teen 'n resolusie van 30 km (waar elke pixel 30 km by 30 km is) en 'n beeld van die asteroïde wat uit ongeveer 50 piksels bestaan, te genereer.
Dit was moontlik omdat ALMA Psyche by millimetergolflengtes waargeneem het, wat langer is (wat wissel van 1 tot 10 millimeter) as die infrarooi golflengtes (tipies tussen 5 en 30 mikron). Die gebruik van langer golflengtes het die navorsers in staat gestel om die data wat van die 66 teleskope ingesamel is, te kombineer om ’n veel groter doeltreffende teleskoop te skep; hoe groter 'n teleskoop, hoe hoër is die resolusie van die beelde wat dit produseer.
Millimeter-golflengte-emissies openbaar die temperatuur van die asteroïde Psyche terwyl dit deur die ruimte roteer. Krediet: Caltech
Die studie het bevestig dat Psyche se termiese traagheid hoog is in vergelyking met dié van 'n tipiese asteroïde, wat daarop dui dat Psyche 'n buitengewoon digte of geleidende oppervlak het. Toe de Kleer, Cambioni en Shepard die data ontleed het, het hulle ook gevind dat Psyche se termiese emissie - die hoeveelheid hitte wat dit uitstraal - net 60 persent is van wat verwag sou word van 'n tipiese oppervlak met daardie termiese traagheid. Omdat oppervlak-emissie deur die teenwoordigheid van metaal op die oppervlak beïnvloed word, dui hul bevinding daarop dat Psyche se oppervlak nie minder nie as 30 persent metaal is. ’n Ontleding van die polarisasie van die emissie het die navorsers gehelp om rofweg te bepaal watter vorm daardie metaal aanneem. ’n Gladde soliede oppervlak straal goed georganiseerde gepolariseerde lig uit; die lig wat deur Psyche uitgestraal is, was egter verstrooi, wat daarop dui dat rotse op die oppervlak gepeper is met metaalkorrels.
"Ons weet al baie jare dat voorwerpe in hierdie klas nie in werklikheid soliede metaal is nie, maar wat dit is en hoe dit gevorm het, is steeds 'n raaisel," sê de Kleer. Die bevindinge versterk alternatiewe voorstelle vir Psyche se oppervlaksamestelling, insluitend dat Psyche 'n primitiewe asteroïde kan wees wat nader aan die son gevorm het as wat dit vandag is in plaas van 'n kern van 'n gefragmenteerde protoplaneet.
Die tegnieke wat in hierdie studie beskryf word, bied 'n nuwe perspektief op asteroïde oppervlak samestellings. Die span brei nou sy omvang uit om hierdie tegnieke op ander groot voorwerpe in die asteroïdegordel toe te pas.
Die studie is moontlik gemaak deur 'n verwante projek deur die span gelei deur Michael Shepard by Bloomsburg Universiteit wat de Kleer se data in kombinasie met data van ander teleskope, insluitend Arecibo Observatory in Puerto Rico, gebruik het om die grootte, vorm en oriëntasie van Psyche vas te stel. . Dit het op sy beurt die navorsers in staat gestel om te bepaal watter pixels wat vasgevang is, werklik die asteroïde se oppervlak verteenwoordig het. Shepard se span was geskeduleer om Psyche weer aan die einde van 2020 waar te neem, maar skade weens kabelfoute het die teleskoop gesluit voordat die waarnemings gemaak kon word.
Verwysing: "The Surface of (16) Psyche from Thermal Emission and Polarization Mapping" deur Katherine de Kleer, Saverio Cambioni en Michael Shepard, 5 Augustus 2021, Planetary Science Journal.
DOI: 10.3847/PSJ/ac01ec
