Midt-infrarødt billede af kometen 9P / Tempel 1 efter Deep Impact-kollisionen. Billedkredit: NAOJ Klik for større billede
Da NASAs Deep Impact-mission pløjede ind i kometen 9P / Tempel 1 den 4. juli i år, havde de gigantiske teleskoper på Mauna Kea en unik udsigt over den massive sky af støv, gas og is, der blev udvist under kollisionen.
En række koordinerede observationer, der blev foretaget under ideelle betingelser af verdens største samling af store teleskoper, leverede overraskende nye indsigter i kometerne i aner og life-cykler. Specifikt afslører materialer under kometens støvede hud slående ligheder mellem to kometerfamilier, hvor der ikke var mistanke om forhold.
Observationerne gjorde det også muligt for forskere at bestemme massen af materiale, der sprængtes ved kollisionen, hvilket skønnes at være så meget som 25 fuldt lastede traktor-trailere.
Resultaterne er baseret på sammensætningen af stenet støv, der er påvist af både Subaru og Gemini 8-meter-teleskoper og ethan-, vand- og kulstofbaserede organiske forbindelser afsløret af 10 meter W.M. Keck Observatorium. Resultaterne fra disse Mauna Kea-observationer blev gjort tilgængelige i dag i et specielt segment i tidsskriftet Science, der fremhæver resultater fra Deep Impact-eksperimentet.
Kometen Tempel 1 blev valgt til Deep Impact-eksperimentet, fordi den kredser om solen i en stabil bane, der tillader, at dens overflade forsigtigt bages med solstråling. Som et resultat har kometen et gammelt forvitret, beskyttende lag støv, der dækker det iskolde materiale nedenunder, ligesom en snebank opbygger snavs på sin overflade, når den smelter i foråret sollys. Deep Impact-missionen var designet til at grave dybt under dette crusty ydre for at lære mere om den sande natur af kometens støv- og iskomponenter. ”Denne komet havde bestemt noget at skjule under sin finer af sten og is, og vi var klar med verdens største teleskoper til at finde ud af, hvad det var,” sagde Chick Woodward fra University of Minneapolis og en del af Gemini-observatørteamet.
De kombinerede observationer viser en kompleks blanding af silicater, vand og organiske forbindelser under overfladen af kometen. Disse materialer ligner det, der ses i en anden klasse af kometer, der menes at opholde sig i en fjern sverm af uberørte organer kaldet Oort Cloud. Oort Cloud-kometer er velbevarede fossiler i de frosne forstæder til solsystemet, der har ændret sig lidt i milliarder af år siden deres dannelse. Når de lejlighedsvis bliver dybt gravitationsmæssigt mod solen, varmes de op og frigiver en rigelig mængde gas og støv ved et engangsbesøg i det indre solsystem.
Tilbagevendende kometer som Tempel 1 (kendt som periodiske kometer) antages at have dannet sig i en koldere børnehave, der adskiller sig meget fra fødtepladserne for deres kusiner, Oort Cloud-kometerne. Beviserne for to forskellige ”familietræer” ligger i deres vidt forskellige bane og tilsyneladende sammensætning. ”Nu ser vi, at forskellen måske bare er overfladisk: kun hud dybt.” sagde Woodward. ”Under overfladen er disse kometer muligvis ikke så forskellige.
Denne lighed indikerer, at begge typer kometer måske har delt en fødested i en region i det dannende solsystem, hvor temperaturerne var varme nok til at producere de observerede materialer. ”Det er nu sandsynligt, at disse kroppe dannede sig mellem Jupiter og Neptunus baner i en fælles børnehaver,” sagde Seiji Sugita fra University of Tokyo og teammedlem i Subaru.
”Et andet spørgsmål, som Mauna Kea-teleskopene var i stand til at adressere, er mængden af masse, der blev skubbet ud, når kometen blev påvirket af kobberstørrelsen på størrelse med et flygel fra Deep Impact-rumfartøjet,” kommenterede Sugita. På påvirkningstidspunktet rejste rumfartøjet omkring 23.000 miles i timen eller næsten 37.000 kilometer i timen.
Da rumfartøjet ikke var i stand til at undersøge størrelsen på krateret, der blev oprettet efter dannelsen, leverede Mauna Kea-observationerne i høj opløsning de nødvendige data for at få et fast estimat af masseudkastet, som var omkring 1000 ton. ”For at frigive denne mængde materiale, skal kometen have en ret blød konsistens,” sagde Sugita.
”Stænk fra NASAs støtsonde frigav disse materialer, og vi var på det rigtige sted til at fange dem med de største teleskoper på Jorden,” sagde W.M. Keck-direktør Fred Chaffee. ”Det tætte samarbejde mellem Keck, Gemini og Subaru forsikrede, at den allerbedste videnskab blev udført af de bedste teleskoper i verden, hvilket demonstrerer, at helheden ofte er større end summen af dens dele.”
Alle tre af Mauna Keas største teleskoper observerede kometen i den infrarøde del af spektret, som er lys, der kan beskrives som "rødere end rød." Deep Impact-rumfartøjet var ikke designet til at observere kometen i den midtinfrarøde (eller termiske infrarøde) del af spektret, hvilket er, hvad Subaru og Gemini var i stand til at gøre. Keck-observationerne anvendte en næsten-infrarød spektrograf med høj opløsning. Store instrumenter af denne art ville have været umulige at få plads på Deep Impact-rumfartøjet.
”Disse observationer giver os det bedste glimt endnu, hvad der er under den støvede hud af en komet,” sagde David Harker, der ledede Gemini-teamet. ”Inden for en times påvirkning blev kometens glød transformeret, og vi var i stand til at registrere en hel række fine støvede silikater fremdrevet af en vedvarende gasgeyser under kometens beskyttende skorpe. Disse omfattede en stor mængde olivin, der ligner sammensætningen, hvad du ville finde på strande nedenfor Mauna Kea. Disse utrolige data var virkelig en gave fra Mauna Kea! ”
Instrumenter, der gjorde disse observationer, var:
* MICHELLE (Mid-Infrared Echelle Spectrograph / Imager) på det 8 meter lange Fredrick C. Gillett (Gemini North) teleskop
* NIRSPEC (nær-infrarød spektrograf) på 10 meter på Keck II 10-meter teleskop
* COMICS (COoled Mid-Infrared Camera and Spectrograph) på det 8 meter store Subaru-teleskop
Original kilde: NAOJ News Release
Hvad er det største teleskop?
