Innri gerð smástirnis könnuð í fyrsta sinn
Sævar Helgi Bragason
05. feb. 2014
Fréttir
Stjörnufræðingar hafa í fyrsta sinn náð að kanna innviði smástirnis með hjálp New Technology Telescope og japanska Hayabusa geimfarinu
Fyrstu sönnunargögnin um að smástirni gætu haft mjög breytilega innri gerð hafa fundist með hjálp New Technology Telescope ESO. Með einstaklega nákvæmum mælingum hafa stjörnufræðingar fundið út að mismunandi hlutar smástirnisins Itokawa hafa ólíkan eðlismassa. Fyrir utan að varpa ljósi á ýmsa leyndardóma tengda tilurð smástirnisins, geta upplýsingar um það sem leynist undir yfirborði þess líka sýnt hvað gerist þegar hnettir í sólkerfinu rekast saman og gefið vísbendingar um myndun reikistjarna.
Stephen Lowry (Háskólanum í Kent í Bretlandi) og samstarfsfólk hans hefur tekist að gera mjög nákvæmar mælingar frá jörðinni á snúningshraða jarðnándarsmástirnisins (25143) Itokawa og hvernig hann breytist með tímanum. Stjörnufræðingarnir notuðu bæði þessar hárnákvæmu mælingar og kennilega útreikninga um það hvernig smástirni geisla frá sér hita.
Þetta litla smástirni er forvitnilegt fyrirbæri vegna sérkennilegrar hnetulögunar sem sjá má á myndum sem japanska geimfarið Hayabusa tók árið 2005. Til að kanna innviði þess notaði hópur Lowrys myndir sem meðal annars [1] voru teknar með New Technology Telescope (NTT) ESO í La Silla stjörnustöðinni í Chile milli áranna 2001 og 2013, til að mæla breytingar sem verða á birtu smástirnisins þegar það snýst. Gögnin voru síðan notuð til að leiða nákvæmlega út snúningshraða smástirnisins og kanna hvernig hann breytist með tímanum. Þegar mælingarnar voru síðan bornar saman við lögun smástirnisins var hægt, í fyrsta sinn, að kanna innri byggingu þess en hún reyndist nokkuð flókin [2].
„Í fyrsta sinn höfum við náð að kanna hvað leynist innan í smástirni,“ segir Lowry. „ Við sjáum að innri gerð Itokawa er mjög breytileg en sú niðurstaða er mikilvægt skref í átt til þess að skilja uppbyggingu berghnatta í sólkerfinu.“
Sólarljósið hefur áhrif á snúning smástirna og annarra lítilla hnatta í geimnum. Slík áhrif eru kölluð Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP) áhrifin og verða þau til þegar yfirborð dregur í sig sólarljós og geislar því aftur frá sér sem hita. Þegar smástirni er óreglulegt í laginu, geislar hitinn frá því ekki jafnt út svo til verður lítill en stöðugur kraftur sem verkar á hnöttinn og breytir snúningstíma hans [3], [4].
Hópur Lowrys komst að því að YORP áhrifin eru smám saman að auka snúningshraða Itokawa. Breytingin á snúningshraðanum er lítil — aðeins 0,045 sekúndur á ári. Þessi breyting er því talsvert frábrugðin því sem búist var við og er aðeins hægt að útskýra þannig að sitt hvor hluti smástirnisins hnetulaga hafi mismikinn eðlismassa.
Þetta er í fyrsta sinn sem stjörnufræðingar hafa fundið sönnunargögn fyrir breytilegri innri gerð smástirnis. Til þessa hefur aðeins verið hægt að afla upplýsinga um innviði smástirna með grófum þéttleikamælingum á þeim í heild sinni. Þessi sjaldgæfa sýn inn í fjölbreytta innviði Itokawa hefur því leitt til mikilla vangavelnta um myndun smástirnisins. Einn möguleiki er sá að smástirnið hafi orðið til úr tveimur hnöttum sem runnu saman í einn.
„Að komast að því að smástirnið er ekki einsleitt hefur ýmsar afleiðaingar í för með sér, einkum fyrir líkön um myndun smástirna. Þetta gæti líka komið að góðu gagni í að draga úr hættu á árekstrum smástirna við jörðina og hjálpað áætlunum um geimferðir í framtíðinni til þessara hnatta,“ bætir Lowry við.
Þessi nýja leið til að rannsaka innviði smástirna er mikilvægt skref fram á við og gæti hjálpað okkur að svipta hulunni af mörgum leyndardómum þessara dularfullu fyrirbæra.
Skýringar
[1] Fyrr utan NTT voru birtumælingar frá eftirfarandi sjónaukum líka notaðar í rannsókninni: 6o tommu sjónaukinn í Palomar stjörnustöðinni (Kaliforníu í Bandaríkjunum), Table Mountain stjörnustöðin (Kaliforníu í Bandaríkjunum), 60 tommu sjónaukinn í Steward stjörnustöðinni (Arizona í Bandaríkjunum), 90 tommu Bok sjónaukinn í Steward stjörnustöðinni (Arizona í Bandaríkjunum), 2 metra Liverpool sjónaukinn (La Palma á Kanaríeyjum), 2,5 metra Isaac Newton sjónaukinn (La Palma á Kanaríeyjum) og 5 metra Hale sjónaukinn í Palomar stjörnustöðinni (Kaliforníu í Bandaríkjunum).
[2] Eðlismassi innviðanna reyndist breytilegur eða frá 1,75 til 2,85 grömm á rúmsentímetra. Eðlismassarnir tveir benda til að Itokawa skiptist í tvo ólíka hluta.
[3] YORP áhrifum má líkja við það að ef nógu sterkum ljósgeisla yrði varpað á flugvélaskrúfu, myndi hún hægt og rólega byrja að snúast vegna þessara sömu áhrifa.
[4] Lowry og samstarfsfól hans voru fyrst til að greina áhrifin á lítið smástirnið 2000 PH5 (sem kallast nú 54509 YORP, sjá eso0711). Stjörnustöðvar ESO léku líka stórt hlutverk í þeirri rannsókn.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslands
Reykjavík, Ísland
Farsími: 896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1405.
Tengdar myndir
Skýringarmynd af smástirninu (25143) Itokawa. Mynd: ESO. Þakkir: JAXA
Smástirnið (25143) Itokawa í návígi. Mynd: JAXA
Smástirnið (25143) Itokawa í návígi. Mynd: JAXA
Smástirnið (25143) Itokawa í návígi. Mynd: JAXA
Innri gerð smástirnis könnuð í fyrsta sinn
Sævar Helgi Bragason 05. feb. 2014 Fréttir
Stjörnufræðingar hafa í fyrsta sinn náð að kanna innviði smástirnis með hjálp New Technology Telescope og japanska Hayabusa geimfarinu
Fyrstu sönnunargögnin um að smástirni gætu haft mjög breytilega innri gerð hafa fundist með hjálp New Technology Telescope ESO. Með einstaklega nákvæmum mælingum hafa stjörnufræðingar fundið út að mismunandi hlutar smástirnisins Itokawa hafa ólíkan eðlismassa. Fyrir utan að varpa ljósi á ýmsa leyndardóma tengda tilurð smástirnisins, geta upplýsingar um það sem leynist undir yfirborði þess líka sýnt hvað gerist þegar hnettir í sólkerfinu rekast saman og gefið vísbendingar um myndun reikistjarna.
Stephen Lowry (Háskólanum í Kent í Bretlandi) og samstarfsfólk hans hefur tekist að gera mjög nákvæmar mælingar frá jörðinni á snúningshraða jarðnándarsmástirnisins (25143) Itokawa og hvernig hann breytist með tímanum. Stjörnufræðingarnir notuðu bæði þessar hárnákvæmu mælingar og kennilega útreikninga um það hvernig smástirni geisla frá sér hita.
Þetta litla smástirni er forvitnilegt fyrirbæri vegna sérkennilegrar hnetulögunar sem sjá má á myndum sem japanska geimfarið Hayabusa tók árið 2005. Til að kanna innviði þess notaði hópur Lowrys myndir sem meðal annars [1] voru teknar með New Technology Telescope (NTT) ESO í La Silla stjörnustöðinni í Chile milli áranna 2001 og 2013, til að mæla breytingar sem verða á birtu smástirnisins þegar það snýst. Gögnin voru síðan notuð til að leiða nákvæmlega út snúningshraða smástirnisins og kanna hvernig hann breytist með tímanum. Þegar mælingarnar voru síðan bornar saman við lögun smástirnisins var hægt, í fyrsta sinn, að kanna innri byggingu þess en hún reyndist nokkuð flókin [2].
„Í fyrsta sinn höfum við náð að kanna hvað leynist innan í smástirni,“ segir Lowry. „ Við sjáum að innri gerð Itokawa er mjög breytileg en sú niðurstaða er mikilvægt skref í átt til þess að skilja uppbyggingu berghnatta í sólkerfinu.“
Sólarljósið hefur áhrif á snúning smástirna og annarra lítilla hnatta í geimnum. Slík áhrif eru kölluð Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP) áhrifin og verða þau til þegar yfirborð dregur í sig sólarljós og geislar því aftur frá sér sem hita. Þegar smástirni er óreglulegt í laginu, geislar hitinn frá því ekki jafnt út svo til verður lítill en stöðugur kraftur sem verkar á hnöttinn og breytir snúningstíma hans [3], [4].
Hópur Lowrys komst að því að YORP áhrifin eru smám saman að auka snúningshraða Itokawa. Breytingin á snúningshraðanum er lítil — aðeins 0,045 sekúndur á ári. Þessi breyting er því talsvert frábrugðin því sem búist var við og er aðeins hægt að útskýra þannig að sitt hvor hluti smástirnisins hnetulaga hafi mismikinn eðlismassa.
Þetta er í fyrsta sinn sem stjörnufræðingar hafa fundið sönnunargögn fyrir breytilegri innri gerð smástirnis. Til þessa hefur aðeins verið hægt að afla upplýsinga um innviði smástirna með grófum þéttleikamælingum á þeim í heild sinni. Þessi sjaldgæfa sýn inn í fjölbreytta innviði Itokawa hefur því leitt til mikilla vangavelnta um myndun smástirnisins. Einn möguleiki er sá að smástirnið hafi orðið til úr tveimur hnöttum sem runnu saman í einn.
„Að komast að því að smástirnið er ekki einsleitt hefur ýmsar afleiðaingar í för með sér, einkum fyrir líkön um myndun smástirna. Þetta gæti líka komið að góðu gagni í að draga úr hættu á árekstrum smástirna við jörðina og hjálpað áætlunum um geimferðir í framtíðinni til þessara hnatta,“ bætir Lowry við.
Þessi nýja leið til að rannsaka innviði smástirna er mikilvægt skref fram á við og gæti hjálpað okkur að svipta hulunni af mörgum leyndardómum þessara dularfullu fyrirbæra.
Skýringar
[1] Fyrr utan NTT voru birtumælingar frá eftirfarandi sjónaukum líka notaðar í rannsókninni: 6o tommu sjónaukinn í Palomar stjörnustöðinni (Kaliforníu í Bandaríkjunum), Table Mountain stjörnustöðin (Kaliforníu í Bandaríkjunum), 60 tommu sjónaukinn í Steward stjörnustöðinni (Arizona í Bandaríkjunum), 90 tommu Bok sjónaukinn í Steward stjörnustöðinni (Arizona í Bandaríkjunum), 2 metra Liverpool sjónaukinn (La Palma á Kanaríeyjum), 2,5 metra Isaac Newton sjónaukinn (La Palma á Kanaríeyjum) og 5 metra Hale sjónaukinn í Palomar stjörnustöðinni (Kaliforníu í Bandaríkjunum).
[2] Eðlismassi innviðanna reyndist breytilegur eða frá 1,75 til 2,85 grömm á rúmsentímetra. Eðlismassarnir tveir benda til að Itokawa skiptist í tvo ólíka hluta.
[3] YORP áhrifum má líkja við það að ef nógu sterkum ljósgeisla yrði varpað á flugvélaskrúfu, myndi hún hægt og rólega byrja að snúast vegna þessara sömu áhrifa.
[4] Lowry og samstarfsfól hans voru fyrst til að greina áhrifin á lítið smástirnið 2000 PH5 (sem kallast nú 54509 YORP, sjá eso0711). Stjörnustöðvar ESO léku líka stórt hlutverk í þeirri rannsókn.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslands
Reykjavík, Ísland
Farsími: 896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1405.
Tengdar myndir