您有一份来自“天南地北”的礼品,须要查收两


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新年第一天,北京时候2019年1月1日13:33,NASA的新视野号探测器(New Horizons)近间隔飞掠伊伯带小天体2014 MU69,如约为我们揭开了这颗小天体的神奇面纱。这颗小天体另有一个浪漫的昵称:“天南地北”(Ultima Thule)。


这是人类经由过程探测器近间隔看望的最远的太阳系天体,只管此次电光火石的“相逢”只要几个小时。


本文来自微信民众号:永结无情游相期邈云汉(ID:haibaraemily_planets),作者:灰原哀博士


新视野号探测器:探究太阳系的新疆界


2006年1月19日,新视野号探测器发射升空,作为NASA的新疆界(New Frontiers)项目之一,新视野号的目的是探测近日点约30个天文单位(44亿千米)远日点约50个天文单位(74千米)的冥王星——访问事先人类探测史上最远的太阳系天体。


为了疾速抵达悠远的冥王星,轻车简从,分量不到500公斤的新视野号借助壮大的宇宙神V号运载火箭,成为了迄今为止发射速率最快的探测器。它只用了13个月的时候就飞过了木星(旅行者1号和2号离别花了18和23个月),然后于2015年7月14日抵达冥王星,全程只借助了1次木星的引力助推。


新视野号的征途(粉色)。2006年从地球(轨道为蓝色)动身的新视野号飞掠了小行星132524 APL(黄色)、木星(赤色),终究究2015年抵达冥王星(青色)。以后,它继承前行,奔赴柯伊伯带小天体2014 MU69。泉源:维基


新视野号和2艘旅行者号探测器一样都是飞掠器,这意味着它们只会和目的天体擦肩而过,不会围绕目的天体举行临时探测。也因而,新视野号和旅行者号有一样的题目:难以探测到目的天体完全的样子容貌,除非目的天体自转速率极快,在探测器飞掠的短暂过程当中就能够自身转上一圈。


只管如此,新视野号照样为我们揭开了冥王星和它的几个卫星的一局部面纱,尤其是冥王星上的“心形”。


愈来愈清晰的冥王星体系。泉源:[1]


说起来,新视野号在“打破纪录”这点上实在很有几分不交运。


发射时,它的探测目的是事先太阳系最远的行星——冥王星。但是刚发射半年,2006年8月的国际天文联合会(IAU)就从新界说了“行星”,把冥王星“踢出”了行星之列,“降级”为矮行星。


这也就算了,那岂不是恰好能够获得“第一颗探测矮行星的探测器”造诣?很不幸,也没有。除冥王星,另有一颗小行星带的天体被“晋级”成了矮行星,那就是谷神星。全拜这个界说所赐,发射于2007年的拂晓号探测器于2015年3月胜利进入谷神星轨道,争先完成了这一造诣——比行将抵达冥王星的新视野号早了四个月,因而不幸的新视野号只成为了第一颗探测“冥王星 柯伊伯带 事先最远的太阳系天体”的探测器(已很棒啦!)


不外这一次,新视野号顺遂打破了自身“看望最远的太阳系天体”的纪录。


为何是2014 MU69?


早在新视野号飞掠冥王星之前,项目组就已确认新视野号义务有余力在冥王星以后继承探测另一个柯伊伯带天体——柯伊伯带是太阳系富冰小天体的泉源之一,这些险些没有经历过地质运动的原始小天体,能够作为我们追溯太阳系汗青的“时间胶囊”。但是柯伊伯带有那么多那么多小天体,去哪一个呢?


新视野号的大抵途径早已肯定了,以是新的天体不克不及够偏离新视野号接下来底本的遨游飞翔途径太远,以避免新视野号斲丧太多燃料;这个天体要尽量大些,由于越小就越难观察;这个天体自身也不克不及离太阳(地球)太远,太远了传回旌旗灯号会很难题。可题目是,事先的人们对柯伊伯带的天体还知之甚少,基础没有适宜的目的。


怎么办呢?没有目的,就制造目的。


从2011年最先,麦哲伦千里镜、昴星团千里镜等多个地基千里镜都展开了搜刮,但均没有发明适宜的目的。2014年,哈勃空间千里镜也被请了出来,这才找到了3个符合请求的目的天体——2014 MU69(编号485968)是个中最适宜的。


绿圈中就是哈勃千里镜找到的2014 MU69,事先的编号是1110113Y。图像是每10分钟间隔拍摄的影象的分解图。泉源:NASA, ESA, SwRI, JHU/APL, and the New Horizons KBO Search Team[2]


2015年8月28日,2014 MU69被选为新视野号的下一个探测目的。不久后的10月尾到11月初,新视野号调整了轨道,正式奔向这颗天体[3]。


新视野号从地球到“天南地北”的遨游飞翔途径。泉源:NASA/JHAPL[4]


这也是第一个在探测器升空以后才被发明的观察目的。


请注重,直到这时候,2014 MU69都还只是一个小亮点,没人晓得它长甚么样。我们所指的,仅仅是它的轨道对照圆,大抵在黄道面上(倾角较小),间隔太阳约莫43个天文单位(64亿千米),直径约三四十千米,约莫每300年绕太阳一周。


不外2017年的5次胜利的掩星观察透露了一点点2014 MU69能够的外形,观察结果表明这个天体似乎是长条形:多是一个哑铃状的天体,也多是两个十多千米巨细的天体组成的双天体体系[5]。


被2014 MU69遮住的地区最好拟合外形是个哑铃。泉源:NASA/JHUAPL/SwRI/James Tuttle Keane[6]


2014 MU69差一点就有了一个中国名字。


2017岁尾,NASA面向环球为2014 MU69征集名字,为了防备末了发明真的是双天体体系,请求这个名字最好是可拆分的。“盘古”(Pangu)曾是候选名单里极为热点的选项,如果是双天体的话就设计拆分为Yin(阴)和Yang(阳)


不外,终究被选中Ultima Thule更能代表人类应战太阳系前沿的精力,这个拉丁语单词意为“逾越已知天下的界限”,中文译为“天南地北”。


“天南地北”究竟长甚么样?


在新视野号抵达之前,人人对“天南地北”的真容有过很多料想。这让新视野号的飞掠变得越发使人期待。


James Tuttle Keane笔下的种种遥想。来自:twitter@jtuttlekeane


跟着新视野号一点一点靠近,“天南地北”的样子容貌愈来愈清晰。


2018年8月16日,新视野号在间隔1.72亿千米处第一次捕获到了“天南地北”。


黄框中央就是“天南地北”。右图是左图黄框局部的放大版,减掉了2017年9月新视野号拍摄的星空配景,留下的亮点就只剩下了“天南地北”。泉源:NASA/JHUAPL/SwRI[7]


8月中旬到12月中旬,一点一点靠近,“天南地北”愈来愈亮。


右图是左图减掉了星空配景,留下的亮点就只剩下了“天南地北”。泉源:NASA/Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/Southwest Research Laboratory/Henry Throop[8]


3张2018年12月31日拍摄的照片制造的动图显现出“天南地北”的自转,这时候探测器间隔“天南地北”约莫另有190万千米。马赛克一样平常的画质背地是新视野号伟大的胜利。


泉源:NASA/JHUAPL/SwRI[9]


这是行将近间隔飞掠“天南地北”之前,“哑铃型”更清晰了。


(左)新视野号拍摄的2张高清照片分解的“天南地北”,显现这颗天体约莫32 ×16 千米巨细,外形依旧像哑铃型。泉源:NASA/JHUAPL/SwRI。(右)James Tuttle Keane依据左侧的影象绘制的“天南地北”能够的样子容貌,箭头透露表现自转轴和自转偏向。泉源:James Tuttle Keane [9]


翘首期待


为了庆贺新视野号汗青性的飞掠,天体物理学家布赖恩·梅(Brian May)在2019年除夕当天宣布了一只新单曲,名字就叫《新视野号》。


对,就是谁人天文学家里吉他弹得最牛,盛行音乐界里天文最牛,长得像牛顿一样的,英国皇后乐队的吉他手布赖恩·梅。他也同时是新视野号的项目组成员。



浏览一下这首MV(注重这时候MV里的“天南地北”照样设想图)

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泉源:Queen Official[10]


众人在新视野号首席科学家阿兰·斯特恩的率领下,驱逐新视野号近来间隔飞掠“天南地北”的谁人激动人心的霎时。



泉源:Sarah Hörst


揭开面纱


终究到了2019年1月1日的13:33(北京时候),新视野号探测器以14.4千米/秒的相对速率飞掠“天南地北”,近来时间隔这颗天体外面只要约3500千米!


这是近来飞掠的过程当中拍到的“天南地北”(间隔约13.7万千米)[11]!虽然这还不是间隔近来,分辨率最高的一张,但……duang!答案已宣布了!


泉源:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute


客岁照样哑铃,往年就酿成雪人了,一天之间发生了甚么……


“天南地北”和冥卫一的巨细色彩对照。泉源:NASA/JHUAPL/SwRI


能看出平面的样子容貌吗?这张NASA宣布会上的照片也是布赖恩·梅处置惩罚的哦~



“天南地北”是一个由两个靠近球形的天体“黏”在一起构成的密接双天体,还真的是“天际”和“天涯”。


科学家们经由过程最新的数据推想的“天南地北”成因。泉源:NASA/JHUAPL/SwRI/James Tuttle Keane/haibaraemily


这么看来,昔时掩星观察拟合的外形(赤色圈圈)还真挺准的。


2017年掩星观察估计的“天南地北”外形。泉源:[5]


目前为止关于“天南地北”我们所知的[12]:



没有发明卫星;


没有发明大气层;


典范的冷的柯伊伯带天体;


“天际”和“天涯”两局部色彩大致雷同,这意味着“天际”和“天涯”能够底本就是在雷同的情况里吸积构成的;


“天际”和“天涯”的连接处(称为“脖子”的处所)显现出高反射特性,也就是相对而言对照亮。


飞掠几小时,传回要两年


在此次飞掠的过程当中,新视野号只要几个小时时候能够对“天南地北”举行近间隔观察,在这几个小时里,新视野号会用上自身照顾的种种科学仪器,充足掌握此次名贵的“相逢”。


不外,这份“相逢”的礼品须要很久很久能力悉数送回地球。


约65亿千米外的新视野号发出的讯号,以光速传回须要6个多小时能力抵达地球。再加上探测过程当中没法同时把天线瞄准地球,要比及新视野号完成飞掠以后才会最先传回数据。因而远在地球上的我们在1月1日23:29(北京时候)才终究收到了新视野号胜利完成飞掠的讯号——险些恰好是新视野号近来飞掠“天南地北”的10个小时后。


而要把此次飞掠时期收集到的一切照片和其他科学数据传回地球,估计一共须要20个月。


以是说,在接下来的两年里,我们还能陆陆续续收到新视野号2019年除夕那天为我们预备的礼品。


一份须要两年能力收完的除夕礼品……这么一想也还挺浪漫的嘛。


“天南地北”以后


完成与“天南地北”的相逢以后,新视野号还将鄙人一个十年里继承探究柯伊伯带。也许会飞掠探测新的天体,或许最少也会继承探测它所飞过的空间情况,究竟结果它照顾了比40多年前的旅行者号先进很多的科学仪器——2020年,新视野号项目组会提出下一步探测提案[13]。


在那以后呢?新视野号的电力和燃料能够许可它工作到2030s,也许柯伊伯带以后,新视野号还会给我们的下一代带来更多欣喜呢。


拓展浏览


实在,“天际·天涯”如许的“双叶型”天体在外太阳系其实不少见,最典范的就是罗塞塔号探测器曾访问过的彗星67P。


彗星67P、“天际·天涯”和彗星1P/哈雷。没有依照巨细比例。泉源:NASA/Daniel Bamberger


参考资料:


[1] Olkin, C. B., Ennico, K., & Spencer, J. (2017). The Pluto system after the New Horizons flyby. Nature Astronomy, 1(10), 663.

[2] Hubble Survey Finds Two Kuiper Belt Objects to Support New Horizons Mission

http://hubblesite.org/image/3401/news_release/2014-35

[3] NASA | NASA’s New Horizons Team Selects Potential Kuiper Belt Flyby Target

https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-new-horizons-team-selects-potential-kuiper-belt-flyby-target

[4] http://pluto.jhuapl.edu/Mission/Where-is-New-Horizons.php

[5] The PI's Perspective: The Heroes of the DSN and the 'Summer of MU69'

http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/PI-Perspectives.php?page=piPerspective_08_08_2017

[6] https://www.nasa.gov/feature/does-new-horizons-next-target-have-a-moon

[7] Ultima in View: NASA’s New Horizons Makes First Detection of Kuiper Belt Flyby Target

https://www.nasa.gov/feature/ultima-in-view-nasa-s-new-horizons-makes-first-detection-of-kuiper-belt-flyby-target

[8] https://blogs.nasa.gov/pluto/2018/12/20/the-pis-perspective-on-final-approach-to-ultima/

[9] New Horizons Successfully Explores Ultima Thule

http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/News-Article.php?page=20190101

[10] https://youtu.be/j3Jm5POCAj8?t=1

[11] http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/News-Article.php?page=20190102

[12] http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/News-Article.php?page=20190103

[13] http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/Resources/Press-Kits/NewHorizonsPressKit__UT.pdf


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