ESA’dan Cheops, cüce gezegen Quaoar’ın çevresinde beklenmedik bir halka buldu
Diğer yıldızların etrafındaki gezegenlere bakmaya ara verdiği sırada, Avrupa Uzay Ajansı’nın ExOPlanet Uydusunu (Cheops) karakterize etmesi misyonu, kendi Güneş Sistemimizde bir cüce gezegen gözlemledi ve çevresinde yoğun bir madde 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?
Yüzük, 2018 ile 2021 yılları arasında gerçekleştirilen bir dizi gözlem sonucunda keşfedildi. Gökbilimciler yer tabanlı teleskoplardan oluşan bir koleksiyonu ve uzay tabanlı Cheops teleskopunu kullanarak Quaoar’ın bir dizi uzak yıldızın önünden geçip geçerken ışıklarını kısa süreliğine engellemesini izlediler.
Böyle bir olay okültasyon olarak bilinir. Örtülü yıldız damlalarının ışığının 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 daha küçük damlalar, Quaoar’ın yörüngesindeki malzemenin varlığını ele verdi.
Quaoar, Neptün ötesi nesneler (TNO’lar) olarak bilinen küçük, uzak dünyalardan biridir. Yaklaşık 3000 tanesi biliniyor. Adından da anlaşılacağı gibi, TNO’lar Güneş Sisteminin dış kısımlarında, Neptün gezegeninin yörüngesinin ötesinde bulunur. TNO’ların en büyüğü Plüton ve Eris’tir. Tahmini 555 km yarıçapıyla Quaoar, büyüklük listesinde yaklaşık yedinci sırada yer alıyor ve yaklaşık 80 km yarıçaplı Weywot adlı küçük bir uydu tarafından yörüngede dönüyor.
Bu cüce gezegenleri incelemek, küçük olmaları nedeniyle zordur. boyutlar ve aşırı mesafeler. 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, örten nesne (burada TNO), yıldız ve gözlemleyen arasındaki hizalanma teleskop son derece hassas olmalıdır. Geçmişte, bir olayı görmekten emin olmak için katı doğruluk gereksinimlerini karşılamak neredeyse imkansızdı. 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. dünyanın dört bir yanındaki 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 kişilerden biri, INAF’ın Astrofizik Gözlemevi’nden Isabella Pagano’dur. Katanya, İtalya ve Cheops Yönetim Kurulu üyesi. 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 ile yapma olasılığı konusunda biraz şüpheliydim. CHEOPS,” diye itiraf ediyor Isabella, “Ama biz bunun uygulanabilirliğini araştırdık.”
Asıl sorun, uydunun yörüngesinin, Dünya atmosferinin üst kısımlarında sürüklenme nedeniyle biraz değiştirilebilmesiydi.Bunu yaparak, uzaydan Neptün ötesi bir nesne tarafından bir yıldız perdelenmesinin ilk tespitini yaptılar.
Bir işaret koyun
Isabella, “Keops verileri sinyalden gürültüye kadar harika,” diyor. Gürültüye sinyal, algılanan sinyalin sistemdeki rastgele gürültüye karşı ne kadar güçlü olduğunun bir ölçüsüdür. Cheops, gürültüye karşı harika bir sinyal veriyor çünkü teleskop, Dünya’nın alt atmosferinin bozucu etkilerinin arkasından bakmıyor.
Bu netlik, Quaoar’ın halka sisteminin tanınmasında belirleyici oldu çünkü araştırmacıların, damlaların düşme olasılığını ortadan kaldırmasına izin verdi. ışıkta Dünya atmosferindeki sahte bir etki neden oldu. Dünya’daki teleskoplarla alınan birkaç ikincil algılamayı birleştirerek, bunların Quaoar’ı çevreleyen bir halka sisteminden kaynaklandığından emin olmak mümkün oldu.
Brezilya, Universidade Federal do Rio de Janeiro’dan Bruno Morgado, analizi yönetti . 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.”
Yüzük sistemleri söz konusu olduğunda, tacı dev gezegen Satürn 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 halkası, 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 halkasını benzersiz kılan şey, Quaoar’ın kendisine göre nerede bulunduğudur.
Roche sınırı
Kayda değer yerçekimi alanına sahip herhangi bir gök cismi, yaklaşan bir göksel nesne parçalara ayrılacak. Bu, Roche limiti olarak bilinir. Satürn, Chariklo ve Haumea için geçerli olan, Roche limiti içinde yoğun halka sistemlerinin var olması bekleniyor.
“Yani, Quaoar çevresindeki bu keşfin bu kadar ilgi çekici yanı, malzeme halkasının çok fazla olması. INAF’ın İtalya’daki Catania Astrofizik Gözlemevi’nden Giovanni Bruno, Roche sınırından daha uzak” diyor.
Bu bir muamma çünkü geleneksel düşünceye göre, Roche sınırının ötesindeki halkalar, sadece bir dakika içinde küçük bir ay şeklinde birleşecek. birkaç on yıl. Giovanni, “Gözlemlerimizin bir sonucu olarak, yoğun halkaların yalnızca bir gezegensel cismin Roche sınırı içinde hayatta kaldığına ilişkin klasik görüş baştan sona gözden geçirilmelidir” diyor.
İlk sonuçlar, Quaoar’daki soğuk sıcaklıkların etkili olabileceğini gösteriyor. buzlu parçacıkların birbirine yapışmasını önlemede bir rol oynuyor ancak daha fazla araştırmaya ihtiyaç var.
“Cheops gözlemleri, yüksek hassasiyetli, yüksek kadanslı bir uygulamada Quaoar çevresinde bir halkanın varlığının saptanmasında önemli bir rol oynadı. görevin daha tipik ötegezegen biliminin ötesine geçen fotometri” diyor Kate.
Teorisyenler Quaoar halkalarının nasıl hayatta kalabileceği üzerinde çalışırken, Lucky Star projesi Quaoar’a ve diğerlerine bakmaya devam edecek. TNO’lar, fiziksel özelliklerini ölçmek ve diğer kaç kişinin halka sistemine sahip olduğunu görmek için uzak yıldızları gizlerken.
Ve Cheops, yakınlardaki ötegezegenleri incelemek için orijinal görevine geri dönecek.
Referans: “A trans-Neptün’ün yoğun halkası B. E. Morgado, B. Sicardy, F. Braga-Ribas, J. L. Ortiz, H. Salo, F. Vachier, J. Desmars, C. L. Pereira, P. Santos-Sanz, R. Sfair, Roche sınırının dışında bir nesne Quaoar”, T. de Santana, M. Assafin, R. Vieira-Martins, A. R. Gomes-Júnior, G. Margoti, V. S. Dhillon, E. Fernández-Valenzuela, J. Broughton, J. Bradshaw, R. Langersek, G. Benedetti-Rossi , D. Souami, B. J. Holler, M. Kretlow, R. C. Boufleur, J. I. B. Camargo, R. Duffard, W. Beisker, N. Morales, J. Lecacheux, F. L. Rommel, D. Herald, W. Benz, E. Jehin, F Jankowsky, T. R. Marsh, S. P. Littlefair, G. Bruno, I. Pagano, A.Collier-Cameron, H. G. Florén, N. Hara, G. Olofsson, T. G. 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, J. P. Teng ve J. de Wit, 8 Şubat 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05629-6
Cheops, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ile İsviçre ve Bern Üniversitesi liderliğindeki 11 ülkeden oluşan bir konsorsiyum arasındaki bir işbirliğidir. Avusturya, Belçika, Fransa, Almanya, Macaristan, İtalya, Portekiz, İspanya, İsveç ve Birleşik Krallık’tan oluşan konsorsiyum, göreve önemli katkılarda bulunmuştur.
ESA, misyonu yöneten misyon mimarı rolünü üstlenmektedir. uydunun satın alınması ve test edilmesi, fırlatma, erken operasyonlar ve yörüngede devreye alma ve ayrıca dünya çapındaki bilim adamlarının Cheops ile gözlem yapmasına olanak tanıyan Konuk Gözlemciler Programı. İspanya, Madrid’deki Airbus Defence and Space, uzay aracının tasarımı ve yapımında ana yüklenicidir.
Cheops misyonu için Görev Operasyonları Merkezi İspanya, Madrid yakınlarındaki INTA’da yer alırken, Bilim Operasyonları Merkezi şu adreste bulunuyor: Cenevre Üniversitesi, İsviçre. Her iki merkez de konsorsiyum tarafından yönetilmektedir.
.