Hvordan studerer du et ekstremt lille planetarisk legeme i de svage ydre rækker af vores solsystem? Få alle dine venner fra hele verden til at vente på en meget undvigende - hvis ikke kortvarig - speciel begivenhed. Gå ind i James Elliot fra MIT, der arbejdede med snesevis af observatorier og astronomer over hele kloden, herunder Jay Pasachoff fra Williams College i Massachusetts, i et forsøg på at gøre observationer af Kuiper Belt Objekt 55636 (også kendt som 2002 TX300) til et lille legeme kredser omkring 48 AU væk fra solen. Da denne KBO er for lille og fjern til direkte observationer af dens overflade, sporede astronomerne og planlagte dens kurs og regnede ud, hvornår den ville passere foran en fjern stjerne.
KBO okkulte eller gik foran en lys baggrundstjerne, en begivenhed, der kun varede i 10 sekunder. Men i den korte tid var astronomerne i stand til at bestemme objektets størrelse og albedo. Begge disse resultater var overraskende.
55636 viste sig at være mindre end tidligere antaget, 300 km i diameter, men det er yderst reflekterende, hvilket betyder, at det er dækket af frisk, hvid is.
De fleste kendte KBO'er har mørke overflader på grund af forvitring i rummet, støvansamling og bombardement af kosmiske stråler, så 55636's lysstyrke indebærer, at den har en aktiv genoverflademekanisme, eller måske at frisk vandis i nogle tilfælde kan vedvare i milliarder af år i det ydre område af solsystemet.
42 astronomer fra 18 observatorier beliggende i Australien, New Zealand, Sydafrika, Mexico og USA var en del af observationerne, men på grund af vejr og timing var det kun to observatorier, begge på Hawaii, der var i stand til at opdage okkultationen. I samarbejde med Wayne Rosing koordinerede Pasachoff observationer ved Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, der ligger ved Haleakala-krateret på Maui, Hawaii, som gjorde de bedste observationer.
Men Pasachoff fortalte Space Magazine, at det at have to forskellige synsvinkler at arbejde med gav mulighed for at foretage ganske præcise målinger af KBO.
”Det var helt afgørende at have det andet observationssted,” sagde han. ”Uden det, vi
ville ikke have vidst, hvor en rund eller elliptisk krop passerede akkorden, okkultationslinjen, og vi kunne ikke have sat en øvre grænse for kroppens størrelse. ”
En akkord nær kanten af en enorm krop kan være forsvindende lille, tilføjede Pasachoff, som illustrerer, hvorfor de havde brug for mindst to akkorder.
Selvom overfladerne fra andre stærkt reflekterende organer i solsystemet, såsom dværgplaneten Pluto og Saturns måne Enceladus, fornyes kontinuerligt med frisk is fra kondensationen af atmosfæriske gasser eller ved kryovolcanisme, der spytter vand i stedet for lava, er 55636 for lille for at disse mekanismer skal være på arbejde.
"Det overraskende ved et milliard år gammelt objekt, der er så reflekterende, er, at det opretholdt eller fornyet sin refleksionsevne," sagde Pasachoff, "så mulighederne inkluderer mørkningen, som vi ved, finder sted i det indre solsystem, er meget mindre vej ud der; eller genstanden fornyer sin is eller frost indefra. Vi har brug for nye observationer eller flere KBO'er med okkultationer, og vi har brug for mere teoretisk arbejde. ”
Dette var den første vellykkede ”planlagte” observation af en KBO ved hjælp af den stellar okkultationsmetode. I 2009 skurede et andet hold gennem fire og et halvt års Hubble-data for at finde på okkultation af en ekstremt lille KBO 975 meter (3.200 fod) på tværs og en kæmpe 6,7 milliarder kilometer væk (4,2 milliarder kilometer) væk.
I flere år har Pasachoff og hans team fra Williams College arbejdet med Elliot og andre fra MIT, samt Amanda Gulbis fra det sydafrikanske astronomiske observatorium for at studere Pluto ved okkultation. Med omhyggelige målinger af en stjerners lysstyrke, når Pluto skjuler eller forekommer den, har de vist, at Plutos atmosfære var lidt opvarmende eller udvidet. Et hovedmål nu er at finde ud af, hvordan atmosfæren ændrer sig. Dette vil være særlig vigtigt med rumfartøjet New Horizons undervejs til Pluto.
Pasachoff sagde, at han vidste, at 55636's albedo ville være lyst, men blev overrasket over, hvor lyst det var. Oprindelsen af dette objekt antages at stamme fra en kollision, der fandt sted for en milliard år siden mellem en af de tre kendte dværgplaneter i Kuiper Belt, Haumea og et andet objekt, der fik Haumeas iskolde mantel til at bryde ind i et dusin eller så mindre kroppe, inklusive 55636.
”Mike Brown (KBO og dværgplanetjæger fra Caltech) fortalte mig sidste år, før observationer, at objektet ville være reflekterende, da det er i Haumea-familien, og Haumea selv har en høj albedo,” sagde Pasachoff.
Pasachoff arbejdede sammen med Brown og hans team sidste år i forsøg på at fange de gensidige okkultationer af transitter af Haumea med dens måne Namaka ved hjælp af Palomar 5-meter teleskop, men de lykkedes ikke med at opdage den ekstremt lille effekt i betragtning af Haumeas hurtige rotationsperiode .
Elliot brugte okkultationsmetoden til at opdage ringene fra Uranus for årtier siden og fortsætter med at forkæmpe metoden.
Pasachoff sagde, at den nylige observation af 55636 var meget givende. ”Det var en utrolig observation, og jeg var meget glad for at være en del af den.” Han sagde. ”Jeg er stolt over, at alle tre af graferne i Nature-artiklen, og begge de succesrige observationer, blev arrangeret eller lavet af vores Williams College-team.”
Han tilføjede, at enhver sådan observation inkluderer mindst disse fire elementer: astrometriske forudsigelser, observationer, reduktion af data, fortolkning.
”Vi var meget heldige og interesserede i at få succes med observationer,” sagde Pasachoff. ”Men det er vigtigt at bemærke, at Jim Elliot og hans kolleger ved MIT og Lowell Observatory har arbejdet i årevis med at forfine metoder til forudsigelser for at få dem nøjagtige nok til dette formål. Og denne begivenhed var første gang, at forudsigelserne var nøjagtige nok til at fortjene den samlede presse af teleskoper, som vi samlet. At vi afhentet begivenheden, nær midten af forudsigelsen at starte, er en kredit til astrometriholdet. ”
Bemærk: Denne artikel blev opdateret den 6/20.
Kilder: Williams College, (og e-mail-udveksling med Jay Pasachoff), MIT, BBC, Nature
