A tanulmány célpontja, a Psyche egy közelgő úti cél NASA küldetés.
A NASA által 2026-ban meglátogatni szándékozott Psyche kisbolygó milliméteres hullámhosszú kibocsátásának alapos vizsgálata során elkészült az objektum első hőmérsékleti térképe, amely új betekintést nyújt felszíni tulajdonságaiba. A megállapítások, amelyeket egy cikkben ismertettek Planetary Science Journal (PSJ) 5. augusztus 2021-én egy lépést jelentenek e szokatlan objektum eredetének rejtélyének megfejtése felé, amelyről egyesek úgy gondolják, hogy egy szerencsétlenül járt protobolygó magjának egy darabja.
A Psyche a Nap körül kering az aszteroidaövben, amely egy fánk alakú űrrégió a Föld és a között Jupiter amely több mint egymillió sziklás testet tartalmaz, amelyek mérete 10 métertől 946 kilométerig terjed.
Ez a művész koncepciója a Psyche aszteroidát ábrázolja, amely a NASA Psyche küldetésének célpontja. Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL-Caltech/ASU
Több mint 200 km átmérőjével a Psyche az M-típusú aszteroidák közül a legnagyobb, az aszteroidák rejtélyes osztálya, amelyekről úgy gondolják, hogy fémben gazdagok, és ezért potenciálisan a protobolygók magjának töredékei lehetnek, amelyek felbomlott. kialakult a naprendszer.
„A korai Naprendszer erőszakos hely volt, amikor a bolygótestek összeolvadtak, majd egymásnak ütköztek, miközben a Nap körüli pályára álltak” – mondja Katherine de Kleer, a Caltech bolygótudományi és csillagászati adjunktusa és a tanulmány vezető szerzője. PSJ cikk. „Úgy gondoljuk, hogy ezen objektumok magjának, köpenyének és kérgének töredékei ma is kisbolygók formájában maradtak meg. Ha ez igaz, akkor ez az egyetlen valódi lehetőségünk a bolygószerű objektumok magjának közvetlen tanulmányozására.”
Katherine de Kleer. hitel: Caltech
Az ilyen, viszonylag apró, a Földtől távol eső objektumok tanulmányozása (a Psyche a Földtől 179.5 és 329 millió km közötti távolságra sodródik) jelentős kihívás elé állítja a bolygókutatókat, ezért a NASA azt tervezi, hogy szondát küld a Psyche-hez, hogy megvizsgálja. azt közelről. A Földről származó hőmegfigyelések – amelyek inkább az objektum által kibocsátott fényt mérik, nem pedig a napról visszaverődő fényt – általában infravörös hullámhosszúak, és csak 1 pixeles képet készíthetnek az aszteroidákról. Ez az egy pixel azonban sok információt felfed; például tanulmányozható vele az aszteroida hőtehetetlensége, vagy hogy milyen gyorsan melegszik fel napfényben és milyen gyorsan hűl le sötétben.
„Az alacsony hőtehetetlenség jellemzően porrétegekkel jár, míg a nagy hőtehetetlenség a felszínen lévő kőzetekre utalhat” – mondja Saverio Cambioni, a Caltech bolygótudományi posztdoktori tudósa és a kutatás társszerzője. PSJ cikk. "Azonban nehéz megkülönböztetni az egyik tájtípust a másiktól." Az egyes felszíni helyszínek napközbeni többszöri megtekintéséből származó adatok sokkal több részletet nyújtanak, ami kevésbé félreérthető értelmezést eredményez, és megbízhatóbb előrejelzést ad a táj típusáról az űrhajó érkezése előtt.
De Kleer és Cambioni társszerzővel, Michael Sheparddal, a Pennsylvaniai Bloomsburg Egyetemről, kihasználták az Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array előnyeit (ALMA) Chilében, amely 2013-ban vált teljes körűen működőképessé az ilyen adatok beszerzéséhez. A 66 rádióteleszkópból álló tömb lehetővé tette a csapat számára, hogy feltérképezze a Psyche teljes felületének hőkibocsátását 30 km-es felbontásban (ahol minden pixel 30 km x 30 km), és körülbelül 50 pixelből álló képet készíthet az aszteroidáról.
Ez azért volt lehetséges, mert az ALMA milliméteres hullámhosszokon figyelte meg a Psyche-t, amelyek hosszabbak (1 és 10 milliméter között mozognak), mint az infravörös hullámhosszak (általában 5 és 30 mikron között). A hosszabb hullámhosszak használata lehetővé tette a kutatók számára, hogy a 66 távcsőből gyűjtött adatokat kombinálják egy sokkal nagyobb, hatékony távcső létrehozásához; minél nagyobb egy távcső, annál nagyobb az általa készített képek felbontása.
A milliméteres hullámhosszú kibocsátások felfedik a Psyche aszteroida hőmérsékletét, miközben az űrben forog. hitel: Caltech
A tanulmány megerősítette, hogy a Psyche hőtehetetlensége magas egy tipikus aszteroidához képest, ami azt jelzi, hogy a Psyche szokatlanul sűrű vagy vezetőképes felülettel rendelkezik. Amikor de Kleer, Cambioni és Shepard elemezte az adatokat, azt is megállapították, hogy a Psyche hőkibocsátása – az általa kisugárzott hőmennyiség – mindössze 60 százaléka annak, amit egy tipikus felülettől elvárnánk ezzel a hőtehetetlenséggel. Mivel a felszíni emissziót befolyásolja a fém jelenléte a felületen, megállapításaik azt jelzik, hogy a Psyche felületének legalább 30 százaléka fém. Az emisszió polarizációjának elemzése segített a kutatóknak hozzávetőlegesen meghatározni, milyen formát ölt ez a fém. A sima szilárd felület jól szervezett polarizált fényt bocsát ki; a Psyche által kibocsátott fény azonban szórt volt, ami arra utal, hogy a felszínen lévő kőzeteket fémes szemcsék borítják.
„Sok éve tudjuk, hogy az ebbe az osztályba tartozó tárgyak valójában nem tömör fémek, de az, hogy milyenek és hogyan keletkeztek, még mindig rejtély” – mondja de Kleer. Az eredmények megerősítik a Psyche felszíni összetételére vonatkozó alternatív javaslatokat, beleértve azt is, hogy a Psyche egy primitív aszteroida lehet, amely a mainál közelebb alakult ki a Naphoz, nem pedig egy töredezett protobolygó magja.
Az ebben a tanulmányban leírt technikák új perspektívát kínálnak az aszteroida felszíni összetételére. A csapat most kiterjeszti hatókörét, hogy ezeket a technikákat az aszteroidaöv más nagy objektumaira is alkalmazza.
A tanulmányt a Bloomsburg Egyetem Michael Shepard vezette csapatának egy kapcsolódó projektje tette lehetővé, amely de Kleer adatait más teleszkópokból, köztük a Puerto Ricó-i Arecibo Obszervatóriumból származó adatokkal kombinálva használta fel a Psyche méretének, alakjának és tájolásának meghatározásához. . Ez viszont lehetővé tette a kutatóknak, hogy megállapítsák, mely pixelek ábrázolták valójában az aszteroida felszínét. Shepard csapatának a tervek szerint 2020 végén ismét megfigyelni kellett volna a Psyche-t, de a kábelhiba miatti sérülések leállították a távcsövet, mielőtt a megfigyeléseket elvégezhették volna.
Hivatkozás: „The Surface of (16) Psyche from Thermal Emission and Polarization Mapping”, Katherine de Kleer, Saverio Cambioni és Michael Shepard, 5. augusztus 2021., Planetary Science Journal.
DOI: 10.3847/PSJ/ac01ec
