science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Verstoppertje:hoe het Lucy-missieteam van NASA de Eurybates-satelliet ontdekte

Hubble-beelden van Eurybates en zijn satelliet op 3 januari 2020, wanneer de satelliet zichtbaar was (groen omcirkeld), en op 11 december 2019, toen de satelliet te dicht bij Eurybates was om gezien te worden. Krediet:NASA/Hubble/K. Noll/SwRI

Op 9 januari 2020, NASA's Lucy-missie heeft officieel aangekondigd dat het niet zeven, maar acht asteroïden. Zoals het blijkt, Eurybates, een van de asteroïden langs Lucy's pad, heeft een kleine satelliet.

Hoewel het zoeken naar satellieten een van de centrale doelen van de missie is, het vinden van deze kleine werelden voordat Lucy wordt gelanceerd, geeft het team de mogelijkheid om hun banen te onderzoeken en plannen te maken voor meer gedetailleerde vervolgobservaties met het ruimtevaartuig. Zonder te zoeken naar deze asteroïde metgezellen voor de lancering, Lucy kan ook het risico lopen een onverwacht binair paar tegen te komen. Het zien van twee asteroïden terwijl het ruimtevaartuig er slechts één verwacht, zou het autonome volgsysteem kunnen verwarren.

Gelukkig, het Lucy-wetenschappelijke team is al bekend met het perfecte hulpmiddel om te gebruiken. "Een van de manieren waarop je naar satellieten kunt zoeken, is door Hubble te gebruiken. En dat is iets dat ik veel heb gedaan met de Kuipergordel, " zegt Keith Noll, de projectwetenschapper van de missie bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en een van de ontdekkers van Eurybates' satelliet. "We kennen meer dan 100 binaries in de Kuipergordel, en de overgrote meerderheid van die werden gevonden met Hubble."

En begrijpelijk zo. De in een baan om de aarde draaiende telescoop, 13,3 meter (43,5 voet) lang, die een hoofdspiegel heeft met een diameter van 2,4 meter (7 voet, 10,5 inch), wordt niet gehinderd door de normale vervagingseffecten van de atmosfeer van de aarde, omdat het comfortabel boven de atmosfeer verblijft. Hoewel sommige van de grotere telescopen op aarde soms in staat zijn om de hemel met dezelfde helderheid waar te nemen, Hubble kan een kleine, zwakke satelliet in een baan heel dicht bij een grotere, helderdere asteroïde die een telescoop op aarde zou kunnen missen.

Op 9 januari 2020, de Lucy Mission heeft officieel aangekondigd dat het niet zeven zou bezoeken, maar acht asteroïden. Zoals het blijkt, Eurybates, een van de asteroïden langs Lucy's pad, heeft een kleine satelliet. Kort nadat het Lucy-team de satelliet ontdekte, zowel zij als Eurybates bewogen achter de zon, voorkomen dat het team het verder kan observeren. Echter, de asteroïden kwamen in juli 2020 van achter de zon tevoorschijn, en sinds toen, het Lucy-team heeft de satelliet meerdere keren met Hubble kunnen observeren, waardoor het team de baan van de satelliet nauwkeurig kan definiëren en de kleine satelliet eindelijk een officiële naam kan krijgen - Queta. Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center

Om te weten waar je naar satellieten moet zoeken, het wetenschappelijke team moest de Hill-bollen berekenen van de asteroïden die ze wilden onderzoeken. De heuvelbol is een denkbeeldige bol rond een lichaam, waarbinnen het lichaam de dominante zwaartekrachtsinvloed heeft. Met andere woorden, alle stabiele satellieten van een lichaam draaien in zijn heuvelbol. Aarde Hill bol, bijvoorbeeld, heeft een straal van bijna 1,5 miljoen km (930, 000 mijl), en de maan draait veilig naar binnen op ongeveer 380, 000 km (236, 000 mijl).

Het team van Noll diende een voorstel in om Hubble te gebruiken om naar satellieten te zoeken en deed hun eerste observatieronde in de herfst van 2018. Vervolgens doorzochten ze de beelden op bewijs van satellieten. Dit proces is moeilijk, omdat onbewerkte afbeeldingen van Hubble rommelig kunnen zijn. "Het heeft veel hobbels en klodders, het is geen schoon ding, " merkt Noll op. onbewerkte afbeeldingen van heldere objecten vertonen vaak diffractiepieken, de heldere X-vormen die lijken op cartoon vierpuntige sterren. Hubble's camera's zijn ook gevoelig voor kosmische straling (deeltjes die zich met bijna de lichtsnelheid verplaatsen) die als heldere stippen op de beelden kunnen verschijnen. "Dus als je naar [de afbeeldingen] kijkt, jij zegt, "We zullen, is die blob een satelliet, of is het slechts een onderdeel van... de manier waarop het licht door de hele optische eenheid door de telescoop wordt verstrooid?'" Behalve een kort vals alarm toen bleek dat een ander Lucy-doelwit, Orus, kan een binair getal zijn, het team zag geen nieuw bewijs van satellieten.

Dat is, tot november 2019. De avond voor een grote bijeenkomst van het wetenschapsteam, Noll bereidde een presentatie voor over het zoeken naar satellieten. Bij het zoeken naar foto's om de moeilijkheden te demonstreren om onderscheid te maken tussen satellieten en andere heldere blobs, hij kwam een ​​van de Hubble-foto's van zijn team van 12 september tegen, 2018. Na wat geëxperimenteerd te hebben met de helderheid en het contrast, hij zag een eigenaardig lichtpuntje in de buurt van Eurybates. "Ik zei, "Jeetje, die ziet er echt uit zoals ik zou verwachten dat een satelliet eruit zou zien.'" Toen ik me realiseerde dat het laat werd, hij omcirkelde het object en maakte de presentatie af. In zijn toespraak de volgende dag, hij wees op de opvallende gelijkenis van het object met een satelliet. In het publiek zat Mike Brown, een van de wetenschappelijke medeonderzoekers van de missie. Brown onderbrak hem om Noll te vragen of hij naar de gegevens van de andere waarneming op 14 september had gekeken, maar Noll gaf toe dat hij nog geen kans had gehad. Volgens Noll, voordat hij klaar was met presenteren, Brown onderzocht de gegevens van 14 september en riep uit:"Ik zie het daar ook!"

Het Lucy-wetenschappelijke team onderzoekt beelden van de satelliet. Mede-ontdekker Keith Noll en Mike Brown zitten tegenover elkaar voor het scherm terwijl andere leden van het wetenschapsteam toekijken. Krediet:SwRI/J. Spencer

Iedereen verdrong zich rond Browns laptop. Hadden ze echt een satelliet van Eurybates ontdekt? Het team merkte op dat toen ze de twee foto's vergeleken, het object leek een beetje te zijn verplaatst, zoals een satelliet zou kunnen. Een controle onthulde dat de waargenomen posities van het object in veel mogelijke banen passen. Vanuit een planetair dynamisch perspectief, het was ook logisch dat Eurybates een satelliet zou hebben. Eurybates is een van een enorme reeks fragmenten die zijn gecreëerd door dezelfde asteroïdebotsing, dus het idee dat een van deze fragmenten in een baan om Eurybates zou kunnen draaien, is niet vergezocht. Dit waren allemaal stappen in de goede richting, maar geen sluitend bewijs. Het team had tot nu toe slechts twee waarnemingen, en volgens Noll, "Je gelooft pas echt iets als je het voor de derde keer hebt gezien, dus moesten we meer gegevens verzamelen." Ze dienden een dringend voorstel in om Hubble opnieuw te gebruiken, die snel genoeg werd goedgekeurd zodat het team hun waarnemingen ongeveer een maand later kon krijgen. Ze vroegen 12 kansen om de satelliet te observeren, maar ze kregen er drie. Als ze de satelliet weer zouden kunnen zien op ten minste één van de drie, ze zouden de andere negen krijgen.

Hun eerste kans was op 11 december. De satelliet was een no-show. Het team maakte zich nog geen zorgen, omdat ze wisten dat de kans groot was dat het gewoon te dicht bij Eurybates zou zijn. en verloren in het schijnsel. Ze probeerden een tweede keer op 21 december, maar tot hun grote ontsteltenis, de verlegen kleine rots was nergens te vinden. Het team begon te twijfelen of hun zogenaamde satelliet überhaupt bestond. "Misschien houden we onszelf voor de gek. Misschien is het niet echt, ’ Noll herinnert zich het denken.

Eindelijk, op 3 januari ze hebben het gevonden. de kleine, schemerige satelliet was duidelijk zichtbaar op de nieuwe beelden. Zoals ze al vermoedden, in de vorige twee waarnemingen was het te dicht bij Eurybates (dat is meer dan 6, 000 keer helderder dan zijn metgezel) om gezien te worden. Het verschil in helderheid suggereert dat de satelliet waarschijnlijk minder dan 1 km in diameter is, nietig vergeleken met Eurybates (64 km, of 40 mijl).

Illustratie van het Lucy Trojaanse asteroïde doelwit Eurybates en zijn satelliet, Queta. Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center

Kort nadat het Lucy-team de satelliet ontdekte, zowel zij als Eurybates bewogen achter de zon, voorkomen dat het team het verder kan observeren. Echter, de asteroïden kwamen in juli 2020 van achter de zon tevoorschijn, en sinds toen, het Lucy-team heeft de satelliet meerdere keren met Hubble kunnen observeren, waardoor het team de baan van de satelliet nauwkeurig kon definiëren en de kleine satelliet eindelijk een officiële naam kreeg:Queta.

Queta is de eerste Trojaanse asteroïde die wordt genoemd onder een onlangs herziene naamgevingsconventie voor Trojaanse asteroïden. Hoewel de Trojanen voorheen alleen werden genoemd naar helden uit de Ilias van Homerus, kleinere Trojaanse paarden zijn nu vernoemd naar Olympische en Paralympische atleten, als erkenning voor deze moderne helden. Queta is genoemd ter ere van de Mexicaanse atlete Norma Enriqueta "Queta" Basilio Sotelo. Op de Olympische Zomerspelen van 1968, ze werd de eerste vrouw in de geschiedenis die de Olympische ketel aanstak. De naam "Queta" werd gekozen voor Eurybates' satelliet omdat Basilio's rol vergelijkbaar is met die van Eurybates, een Griekse heraut. In het oude Griekenland, herauten waren boodschappers in dienst van koningen of regeringen, een beroep waarbij soms lange afstanden moesten worden afgelegd. Volgens de oude Griekse historicus Herodotus, een heraut genaamd Pheidippides rende 260 km (160 mijl) van Athene naar Sparta om de hulp van de Spartanen in de Slag bij Marathon te vragen. (Van deze legende halen we het woord 'marathon'.) Herauten kregen ook de opdracht om de start van de oude Olympische Spelen aan te kondigen, vergelijkbaar met hoe de fakkelceremonie de start van de moderne Olympische Spelen aankondigt. Hoewel de fakkelceremonie geen deel uitmaakte van de oude Olympische Spelen, het is geïnspireerd op een oude Griekse traditie genaamd de lampadedromia, een estafette waarin de lopers een fakkel doorgeven terwijl ze proberen het heilige vuur brandend te houden. Verscheidene andere leden van de familie Eurybates, een groep asteroïden die eigenlijk fragmenten zijn die zijn gevormd door dezelfde botsing, zijn vernoemd naar helden van de Olympische en Paralympische Spelen van 1968. Als mede-pionier van de Spelen van 1968, Queta past er precies in.