Cíl studie, Psyche, je cílem nadcházejícího NASA poslání.
Důkladné prozkoumání emisí v milimetrových vlnových délkách z asteroidu Psyche, který NASA hodlá navštívit v roce 2026, poskytlo první teplotní mapu objektu, která poskytuje nový pohled na jeho povrchové vlastnosti. Zjištění popsaná v článku publikovaném v Planetární vědecký žurnál (PSJ) 5. srpna 2021 jsou krokem k vyřešení záhady původu tohoto neobvyklého objektu, o kterém si někteří mysleli, že je kusem jádra nešťastné protoplanety.
Psyche obíhá kolem Slunce v pásu asteroidů, koblihovité oblasti prostoru mezi Zemí a Jupiter která obsahuje více než milion kamenných těles o velikosti od 10 metrů do 946 kilometrů v průměru.
Koncept tohoto umělce zobrazuje asteroid Psyche, cíl mise NASA Psyche. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/ASU
S průměrem více než 200 km je Psyche největší z asteroidů typu M, záhadná třída asteroidů, o nichž se předpokládá, že jsou bohaté na kovy, a proto mohou být potenciálně fragmenty jader protoplanet, které se rozpadly jako vznikla sluneční soustava.
„Stará sluneční soustava byla násilným místem, protože planetární tělesa splývala a poté se srážela jedna s druhou, zatímco se usazovala na oběžné dráze kolem Slunce,“ říká Katherine de Kleer z Caltechu, odborná asistentka planetární vědy a astronomie a hlavní autorka knihy. PSJ článek. "Myslíme si, že fragmenty jader, plášťů a kůry těchto objektů dnes zůstávají ve formě asteroidů." Pokud je to pravda, dává nám to jedinou skutečnou příležitost přímo studovat jádra objektů podobných planetám.“
Katherine de Kleer. Kredit: Caltech
Studium takových relativně malých objektů, které jsou tak daleko od Země (Psyche se unáší ve vzdálenosti, která se pohybuje mezi 179.5 a 329 miliony km od Země) představuje významnou výzvu pro planetární vědce, a proto NASA plánuje vyslat sondu do Psyche, aby prozkoumala to zblízka. Termická pozorování ze Země – která měří světlo vyzařované samotným objektem spíše než světlo ze slunce odraženého od tohoto objektu – jsou obvykle v infračervených vlnových délkách a mohou vytvářet pouze 1pixelové snímky asteroidů. Ten jeden pixel však odhaluje spoustu informací; dá se například použít ke studiu tepelné setrvačnosti asteroidu nebo toho, jak rychle se ohřívá na slunečním světle a chladne ve tmě.
„Nízká tepelná setrvačnost je obvykle spojena s vrstvami prachu, zatímco vysoká tepelná setrvačnost může naznačovat horniny na povrchu,“ říká Saverio Cambioni z Caltechu, postdoktorand v oboru planetární vědy a spoluautor studie. PSJ článek. "Nicméně rozlišit jeden typ krajiny od druhého je obtížné." Data z pozorování každého místa povrchu v mnoha denních dobách poskytují mnohem více podrobností, což vede k interpretaci, která je méně nejednoznačná a která poskytuje spolehlivější předpověď typu krajiny před příletem kosmické lodi.
De Kleer a Cambioni spolu se spoluautorem Michaelem Shepardem z Bloomsburg University v Pensylvánii využili výhody Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA) v Chile, která začala plně fungovat v roce 2013, aby taková data získala. Pole 66 radioteleskopů umožnilo týmu zmapovat tepelné emise z celého povrchu Psyche v rozlišení 30 km (kde každý pixel je 30 km x 30 km) a vytvořit snímek asteroidu složený z přibližně 50 pixelů.
To bylo možné, protože ALMA pozorovala Psyche na milimetrových vlnových délkách, které jsou delší (v rozmezí od 1 do 10 milimetrů) než infračervené vlnové délky (typicky mezi 5 a 30 mikrony). Použití delších vlnových délek umožnilo výzkumníkům spojit data shromážděná z 66 dalekohledů a vytvořit mnohem větší efektivní dalekohled; čím větší je dalekohled, tím vyšší je rozlišení snímků, které vytváří.
Emise na milimetrových vlnových délkách odhalují teplotu asteroidu Psyche při rotaci vesmírem. Kredit: Caltech
Studie potvrdila, že tepelná setrvačnost Psyche je ve srovnání s typickým asteroidem vysoká, což naznačuje, že Psyche má neobvykle hustý nebo vodivý povrch. Když de Kleer, Cambioni a Shepard analyzovali data, zjistili také, že tepelné emise Psyche – množství tepla, které vyzařuje – je pouze 60 procent toho, co by se dalo očekávat od typického povrchu s touto tepelnou setrvačností. Vzhledem k tomu, že povrchová emise je ovlivněna přítomností kovu na povrchu, jejich zjištění naznačuje, že povrch Psyche není méně než 30 procent kovu. Analýza polarizace emise pomohla vědcům zhruba určit, jakou formu tento kov má. Hladký pevný povrch vyzařuje dobře organizované polarizované světlo; světlo vyzařované Psyché však bylo rozptýleno, což naznačuje, že kameny na povrchu jsou posety kovovými zrny.
„Už mnoho let víme, že předměty v této třídě nejsou ve skutečnosti pevný kov, ale to, co jsou a jak vznikly, je stále záhadou,“ říká de Kleer. Zjištění posilují alternativní návrhy na složení povrchu Psyche, včetně toho, že Psyche by mohla být primitivním asteroidem, který se zformoval blíže Slunci, než je tomu dnes, namísto jádra fragmentované protoplanety.
Techniky popsané v této studii poskytují nový pohled na složení povrchu asteroidů. Tým nyní rozšiřuje své pole působnosti, aby mohl tyto techniky aplikovat na další velké objekty v pásu asteroidů.
Studii umožnil související projekt týmu vedeného Michaelem Shepardem z Bloomsburg University, který využíval de Kleerova data v kombinaci s daty z jiných dalekohledů, včetně observatoře Arecibo v Portoriku, k určení velikosti, tvaru a orientace Psyche. . To zase umožnilo výzkumníkům určit, které pixely, které byly zachyceny, skutečně reprezentovaly povrch asteroidu. Shepardův tým měl na konci roku 2020 znovu pozorovat Psyche, ale poškození způsobené selháním kabelu teleskop vypnulo dříve, než bylo možné provést pozorování.
Odkaz: „Povrch (16) psychiky z termální emise a mapování polarizace“ od Katherine de Kleer, Saverio Cambioni a Michael Shepard, 5. srpna 2021, Planetární vědecký žurnál.
DOI: 10.3847/PSJ/ac01ec
