ESA’dan Cheops, cüce gezegen Quaoar’ın etrafında beklenmedik bir halka buldu
Diğer yıldızların etrafındaki gezegenlere bakmaya ara verdiğimiz sırada, Avrupa Uzay Ajansı’nın karakterize edici ExOPlanet Satellite (Cheops) görevi, kendi Güneş Sistemimizde bir cüce gezegen gözlemledi ve onun etrafındaki yoğun bir malzeme halkasının keşfedilmesine belirleyici bir katkı yaptı.
Cüce gezegen Quaoar olarak bilinir. Quaoar’ın yarıçapının neredeyse yedi buçuk katı uzaklıkta bir halkanın varlığı, astronomların çözmesi gereken bir gizemi ortaya çıkarıyor: Bu malzeme neden küçük bir aya dönüşmedi?
Güneş Sistemindeki uzak nesneler nasıl gözlemlenir?
Halka, 2018 ile 2021 yılları arasında gerçekleştirilen bir dizi gözlemle keşfedildi. Yer tabanlı teleskoplar koleksiyonunu ve uzay tabanlı Cheops teleskopunu kullanan gökbilimciler, Quaoar’ın bir dizi uzak yıldızın önünden geçip kısa bir süre için onları bloke etmesini izlediler. geçerken ışıklarını söndürdüler.
Böyle bir olay, tıkanma olarak bilinir. Örtülü yıldız damlalarından gelen ışığın nasıl düştüğünü gözlemlemek, örtücü nesnenin boyutu ve şekli hakkında bilgi sağlar ve araya giren nesnenin bir atmosferi olup olmadığını ortaya çıkarabilir. Bu durumda, ana örtülmeden önceki ve sonraki küçük damlalar, Quaoar’ın yörüngesindeki malzemenin varlığını ele verdi.
Quaoar, Neptün ötesi nesneler olarak bilinen küçük, uzak dünyaların bir koleksiyonundan biridir (TNO’lar). Yaklaşık 3000 tanesi biliniyor. Adından da anlaşılacağı gibi, TNO’lar Güneş Sisteminin dış kısımlarında, gezegenin yörüngesinin ötesinde bulunur. Neptün. TNO’ların en büyüğü Plüton ve Eris. Tahmini 555 km yarıçapıyla Quaoar, büyüklük listesinde yedinci sırada yer alıyor ve yaklaşık 80 km yarıçaplı Weywot adlı küçük bir uydunun yörüngesinde dönüyor.
Bu cüce gezegenleri incelemek, küçük boyutları ve aşırı uzaklıkları nedeniyle zordur. Quaoar’ın kendisi, Güneş-Dünya mesafesinin neredeyse 44 katı kadar Güneş’in yörüngesinde döner. Dolayısıyla, tıkanmalar özellikle değerli araçlardır. Ancak yakın zamana kadar tam olarak ne zaman ve nerede gerçekleşeceklerini tahmin etmek zordu.
Bir örtülmenin meydana gelmesi için, örtücü nesne (burada TNO), yıldız ve gözlem yapan teleskop arasındaki hizalama son derece hassas olmalıdır. Geçmişte, katı şartları karşılamak neredeyse imkansızdı. kesinlik bir olayı görmekten emin olmak için gerekenler. Bununla birlikte, bu hedefe ulaşmak için, Bruno Sicardy, Sorbonne Üniversitesi ve Paris Gözlemevi – PSL (LESIA) tarafından koordine edilen Avrupa Araştırma Konseyi Şanslı Yıldız projesi, TNO’lar tarafından yaklaşmakta olan tıkanmaları tahmin etmek ve bu olayların gözlemini koordine etmek için oluşturuldu. dünya çapında profesyonel ve amatör gözlemevleri.
hassas hizalama
Son zamanlarda, gözlemlenen yıldız örtülmelerinin sayısı arttı. Bu, büyük ölçüde, ESA’nın yıldız haritalama görevi Gaia’dan gelen verilerin katkısından kaynaklanmaktadır. Uzay aracı, yıldız konumlarında o kadar çarpıcı bir doğruluk sağladı ki, Lucky Star ekibi tarafından yapılan tahminler çok daha kesin hale geldi.
Lucky Star projesine dahil olan insanlardan biri, INAF’ın İtalya’daki Catania Astrofizik Gözlemevi’nden ve Cheops Board üyesi Isabella Pagano’dur. ESA’nın Cheops görevi için Proje Bilimcisi olan Kate Isaak, uzay teleskobunun da bir örtülmeyi yakalayıp yakalayamayacağını merak eden Kate Isaak, Isabella ile temasa geçti.
“Bunu CHEOPS ile yapma olasılığı konusunda biraz şüpheliydim,” diye itiraf ediyor Isabella, “Ama fizibiliteyi araştırdık.”
Ana sorun, uydunun yörüngesinin, Dünya atmosferinin üst kısımlarında sürüklenme nedeniyle biraz değiştirilebilmesiydi. Bunun nedeni, gezegenimize çarpabilecek ve atmosferini şişirebilecek öngörülemeyen güneş aktivitesidir.
Gerçekten de ekip, Cheops ile Pluto’nun da dahil olduğu bir örtülmeyi ilk kez gözlemlemeye çalıştığında, tahmin yeterince doğru değildi ve hiçbir örtülme gözlemlenemedi.
Bununla birlikte, Quaoar’ı gözlemlediklerinde, ikinci denemede hizalama daha elverişliydi. Bunu yaparken, uzaydan Neptün ötesi bir nesne tarafından bir yıldız perdelenmesinin ilk tespitini yaptılar.
Bunun üzerine bir halka koy
Isabella, “Keops verileri sinyalden gürültüye kadar harika,” diyor. Gürültüye sinyal, algılanan sinyalin sistemdeki rastgele gürültüye karşı ne kadar güçlü olduğunun bir ölçüsüdür. Cheops gürültüye büyük bir sinyal veriyor çünkü teleskop Dünya’nın alt atmosferinin bozucu etkilerinden bakmıyor.
Bu netlik, Quaoar’ın halka sistemini tanımada belirleyici oldu çünkü araştırmacıların ışık damlalarının Dünya atmosferindeki sahte bir etkiden kaynaklanma olasılığını ortadan kaldırmasına izin verdi. Dünya üzerindeki teleskoplarla alınan birkaç ikincil tespit birleştirilerek, bunların Quaoar’ı çevreleyen bir halka sisteminden kaynaklandığından emin olmak mümkün oldu.
Brezilya, Universidade Federal do Rio de Janeiro’dan Bruno Morgado analize öncülük etti. Cheops verilerini, tümü son birkaç yılda Quaoar’ın çeşitli yıldızlarını gizli gözlemlemiş olan dünya çapındaki büyük profesyonel gözlemevlerinden ve amatör vatandaş bilim adamlarından gelen verilerle birleştirdi. “Her şeyi bir araya getirdiğimizde, Quaoar’ın neden olmadığı, ancak çevresinde dairesel bir yörüngede dönen malzemenin varlığına işaret eden parlaklık düşüşleri gördük. Gördüğümüz an ‘Tamam, Quaoar’ın etrafında bir halka görüyoruz’ dedik.”
Halka sistemleri söz konusu olduğunda, dev gezegen Satürn tacı tutar. Halkalı gezegen olarak bilinen Satürn, gezegenin ekvatorunu çevreleyen bir toz ve küçük aycık koleksiyonuna sahiptir. Etkileyici bir gözlemsel manzara olmasına rağmen, halka sisteminin kütlesi oldukça küçüktür. Toplanırsa, Satürn’ün uydusu Mimas’ın kütlesinin üçte biri ile yarısını veya Dünya’nın Antarktika buz sahanlığının kütlesinin yaklaşık yarısını oluşturur.
Quaoar’ın yüzüğü Satürn’ünkinden çok daha küçük ama daha az ilgi çekici değil. Bir cüce veya küçük gezegen etrafında var olduğu bilinen tek halka sistemi değildir. Diğer ikisi – Chariklo ve Haumea civarında – yer tabanlı gözlemlerle tespit edildi. Ancak Quaoar’ın yüzüğünü benzersiz kılan, Quaoar’ın kendisine göre nerede bulunduğudur.
Roche sınırı
Kayda değer bir yerçekimi alanına sahip herhangi bir gök cismi, yaklaşan bir gök cismini parçalara ayıracak bir sınıra sahip olacaktır. Bu, Roche limiti olarak bilinir. Satürn, Chariklo ve Haumea’da olduğu gibi, Roche limiti içinde yoğun halka sistemlerinin var olması bekleniyor.
INAF’ın İtalya, Katanya Astrofizik Gözlemevi’nden Giovanni Bruno, “Quaoar çevresindeki bu keşifle ilgili bu kadar ilgi çekici olan şey, malzeme halkasının Roche sınırından çok daha uzakta olması,” diyor.
Bu bir muamma çünkü geleneksel düşünceye göre, Roche sınırının ötesindeki halkalar sadece birkaç on yıl içinde küçük bir aya dönüşecek. Giovanni, “Gözlemlerimizin bir sonucu olarak, yoğun halkaların yalnızca bir gezegensel cismin Roche sınırı içinde hayatta kaldığına dair klasik görüş baştan sona gözden geçirilmelidir” diyor.
Erken sonuçlar, Quaoar’daki soğuk sıcaklıkların buzlu parçacıkların birbirine yapışmasını önlemede rol oynayabileceğini, ancak daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu gösteriyor.
“Cheops gözlemleri, daha tipik olanın ötesine geçen yüksek hassasiyetli, yüksek kadanslı bir fotometri uygulamasında Quaoar çevresinde bir halkanın varlığının saptanmasında kilit bir rol oynadı. ötegezegen görev bilimi,” diyor Kate.
Teorisyenler Quaoar halkalarının nasıl hayatta kalabileceği üzerinde çalışmaya başlarken, Lucky Star projesi fiziksel özelliklerini ölçmek ve diğer kaç tanesinin de halka sistemine sahip olduğunu görmek için Quaoar’a ve ayrıca uzak yıldızları gizleyen diğer TNO’lara bakmaya devam edecek.
Ve Cheops, yakındaki ötegezegenleri incelemek için orijinal görevine geri dönecek.
Referans: BE Morgado, B. Sicardy, F. Braga-Ribas, JL Ortiz, H. Salo, F. Vachier, J. Desmars, CL Pereira, “Neptün ötesi nesne Quaoar’ın Roche limitinin dışında yoğun bir halkası”, P. Santos-Sanz, R. Sfair, T. de Santana, M. Assafin, R. Vieira-Martins, AR Gomes-Júnior, G. Margoti, VS Dhillon, E. Fernández-Valenzuela, J. Broughton, J. Bradshaw , R. Langersek, G. Benedetti-Rossi, D. Souami, BJ Holler, M. Kretlow, RC Boufleur, JIB Camargo, R. Duffard, W. Beisker, N. Morales, J. Lecacheux, FL Rommel, D. Herald , W. Benz, E. Jehin, F. Jankowsky, TR Marsh, SP Littlefair, G. Bruno, I. Pagano, A. Brandeker, A. Collier-Cameron, HG Florén, N. Hara, G. Olofsson, TG Wilson , Z. Benkhaldoun, R. Busuttil, A. Burdanov, M. Ferrais, D. Gault, M. Gillon, W. Hanna, S. Kerr, U. Kolb, P. Nosworthy, D. Sebastian, C. Snodgrass, JP Teng ve J. de Wit, 8 Şubat 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-05629-6
Cheops, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ile İsviçre liderliğindeki 11 ülkeden oluşan bir konsorsiyum ve Bern Üniversitesi. Avusturya, Belçika, Fransa, Almanya, Macaristan, İtalya, Portekiz, İspanya, İsveç ve Birleşik Krallık’tan oluşan konsorsiyum misyona önemli katkılarda bulundu.
ESA, uydunun satın alınmasını ve test edilmesini, lansmanını, erken operasyonları ve yörüngede devreye alınmasını ve ayrıca dünya çapındaki bilim adamlarının Cheops ile gözlem yapmasına olanak tanıyan Konuk Gözlemci Programı’nı yöneten görev mimarı rolünü üstleniyor. İspanya, Madrid’deki Airbus Defence and Space, uzay aracının tasarımı ve inşası için ana yüklenicidir.
Cheops misyonu için Misyon Operasyon Merkezi, İspanya’nın Madrid yakınlarındaki INTA’da bulunurken, Bilim Operasyon Merkezi İsviçre’nin Cenevre Üniversitesi’nde bulunuyor. Her iki merkez de konsorsiyum tarafından yönetilmektedir.