Efter sin berömda flyby av Pluto i juli 2015, gjorde NASA: s nya horisonter rymdskepp historia en andra gång när det surrade det mest avlägsna objektet som någonsin utforskats: 2014 MU69.
"Vi satte rekord! Aldrig har ett rymdskepp undersökt något så långt borta," sa Alan Stern, New Horizons huvudutredare, efter flyby. "Jag menar, tänk på det. Vi är en miljard mil längre än Pluto, och nu ska vi fortsätta gå in i Kuiper Belt."
Både Pluto och 2014 MU69 ligger inom Kuiper Belt, en samling isiga stenar som omger solsystemets yttre räckvidd. Dessa föremål anses vara orörda prover från det tidiga solsystemet, som kastas ut i gränsområdet genom gravitationsinteraktioner med de större föremål som skulle växa till planeter. Att undersöka dem borde avslöja insikt om vad som hände i solsystemet under de första stadierna av dess livstid.
Också känt genom sitt smeknamn Ultima Thule (uttalat TOOL-ie), MU69 var det första objektet i rymden som utforskades av ett rymdskepp som sjösattes före objektets upptäckt.
Bortom Pluto
Redan 2003 rekommenderade National Academy of Sciences 'planetary Decadal Survey starkt att besöket i Pluto inkluderade flybys av små Kuiper Belt-objekt (KBO). Att observera flera mål skulle ge större inblick i det tidigare outforskade segmentet av solsystemet. Nya horisonter som lanserades 2006 med extra bränsle för en sådan flyby, och dess kraft- och kommunikationssystem är beredda att arbeta på avstånd utanför Plutos omloppsbana under många år framöver.
2011 använde uppdragsforskare markbaserade teleskop för att börja söka efter ett andra mål, men ingen av de nya upptäckterna var inom räckhåll för New Horizons. 2014 anslöt sig Hubble Space Telescope till sökningen och fann fem potentiella objekt. En av dem var 2014 MU69, som märktes 1110113Y efter den 26 juni 2014, upptäckten och även kallad PT1 ("potentiellt mål 1") efter dess höjd till en av två möjliga destinationer. I augusti 2015 valde New Horizons-teamet 2014 MU69 som sitt nästa potentiella mål.
"MU69 2014 är ett utmärkt val eftersom det bara är den typen av forntida KBO, som bildas där den kretsar runt nu, som Decadal Survey ville att vi skulle flyga", sade Stern i ett uttalande. "Dessutom kostar denna KBO mindre bränsle för att nå [än andra kandidatmål], vilket lämnar mer bränsle för flyby, för extra vetenskap och större bränslereserver för att skydda mot oförutsedda."
MU69 ligger ungefär 1 miljard mil (1,6 miljarder kilometer) bortom Pluto.
Under 2017 begärde teamet New Horizons förslag från allmänheten om ett smeknamn för KBO som en del av en uppsökande kampanj. Det slutliga beslutet, Ultima Thule, är en term som används i medeltiden som betyder "bortom den kända världen." Smeknamnet lämnades in av cirka 40 olika personer, sa NASA-tjänstemän.
"MU69 är mänsklighetens nästa Ultima Thule," sa Stern när namnet tillkännagavs.
Smeknamnet väckte kontrovers på grund av dess historiska användning av nazistiska föregångare och modern användning av extremistiska grupper. New Horizons-teamet beslutade dock att hålla sig till smeknamnet trots den potentiellt negativa kopplingen.
"Jag har sagt det flera gånger, jag tror att New Horizons är ett exempel - ett av de bästa exemplen i vår tid - på råutforskning och termen Ultima Thule, som är mycket gammal, många århundraden gammal, eventuellt över en tusen år gammal, är ett underbart meme för utforskning, "sa Stern efter flyby. "Det är därför vi valde det. Jag skulle säga att bara för att några dåliga killar en gång gillade den termen, kommer vi inte att låta dem kapa den."
Innan flyby
Astronomer använde hjälp av tre olika stjärnor för att studera Ultima Thule före dess ankomst. När ett objekt som en KBO reser mellan Jorden och en stjärna, kan astronomer använda stjärnljuset för att studera det avlägsna målet, en teknik som kallas stellar ockultation. Ultima Thule reste mellan jorden och flera olika stjärnor - en varje dag - den 3 juni, 10 juli och 17 juli 2017. Varje händelse varade bara 2 sekunder eller så och var bara synlig från ett smalt band av land och hav på jorden.
"Denna ansträngning - som sträckte sig över sex månader, tre rymdskepp, 24 bärbara markbaserade teleskop och NASA: s SOFIA-luftburna observatorium - var den mest utmanande stjärnokulturen i astronomiens historia, men vi gjorde det!" Stern sa. "Vi spionerade formen och storleken på 2014 MU69 för första gången, en vetenskaplig skatt från Kuiper Belt som vi kommer att utforska drygt 17 månader från och med nu. Tack vare denna framgång kan vi nu planera den kommande flybyen med mycket mer självförtroende."
Mätningar från alla tre observationerna från 2017 avslöjade att Ultima Thule inte kretsade om det väntades. Och en liten blipp under observationen den 10 juli förbryllade astronomer eftersom det såg ut som MU69 faktiskt var två separata objekt. Tillsammans antydde resultaten att MU69 inte snurrade genom rymden ensam. Astronomer trodde att MU69 kan ha minst en måne och kan vara värd för ännu mer naturliga satelliter.
"Det här kan vara den harbinger", sa Stern under en nyhetskonferens vid American Geophysical Union (AGU) -mötet 2017. "Det kan antyda att det faktiskt finns en svärm av satelliter från MU69."
New Horizons-teamet fick ett sista glimt av Ultima Thule innan New Horizons flyby. Den 4 augusti 2018 var en sista ockultation synlig från jorden, endast sett i Senegal och Colombia
"Denna ockultation kommer att ge oss antydningar om vad vi kan förvänta oss vid Ultima Thule och hjälpa oss att förfina våra flybyplaner," sade Marc Buie, ledaren för New Horizons ockultation-evenemang, i ett uttalande.
En nyårsafton att komma ihåg
Den 1 januari 2019, kl 00:33 EST, gjorde New Horizons sin historiska flyby av MU69. Teamforskare och ingenjörer samlades på Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland, för att ringa på nyåret och heja för det ögonblick som rymdskeppet surrade KBO. Brian May, en uppdragsforskare och huvudgitarrist för bandet Queen, släppte en ny singel som firar evenemanget. Men Ultima Thule är så långt borta att ingen med säkerhet visste om uppdraget hade avslutat ett framgångsrikt flyby förrän nästan tio timmar hade gått.
Under flybyen passerade New Horizons Ultima Thule på ett avstånd av cirka 3 000 mil (3,540 km), vilket var 5 800 mil (9 300 km) närmare än det flög av Pluto.
Efter flyby släppte NASA de första upplösta bilderna av Ultima Thule och avslöjade att det 21 mil långa (33 kilometer) föremålet består av två grovt sfäriska lober. Paret är förbundet tätt i nacken, där material lyser ljusare än längs resten av föremålet.
"Det är en snögubbe, om det är något alls", sa Stern när den första färgbilden släpptes.
Teamet beslutade att kalla den största loben "Ultima" och den minsta "Thule." Båda loberna är röda, troligen på grund av missfärgning från djup rymdstrålning, sade forskare. Paret började troligen som två separata objekt som gradvis samlades och rörde sig mindre än en mil per timme.
"Om du kolliderade med en annan bil i dessa hastigheter kanske du inte ens bry dig om att fylla i försäkringsformulärerna," sa Jeff Moore, New Horizons medutredare från NASA: s Ames Research Center i Kalifornien, under flybyen.
Ultima Thule är en av en stor population av föremål som fyller Kuiper Belt. Så småningom kombinerades liknande material för att bygga upp månar och planeter. New Horizons bilder av KBO hjälper till att ge insikt i hur dessa stycken samlades för att forma solsystemet.
"Vi tror att det vi tittar på är kanske det mest primitiva objektet som ännu inte har sett av något rymdskepp, och kan representera en klass av objekt som är de äldsta och mest primitiva föremål som kan ses var som helst i det nuvarande solsystemet , "Sa Moore.
Långt ut
Innan New Horizons nådde sitt andra mål var detaljer om Ultima Thule svåra att ta fram, även genom linsen från Hubble Space Telescope. Det lilla föremålet är mindre än 1 procent av Pluto, varför New Horizons närbildsutseende var så viktigt.
"Det finns så mycket att vi kan lära oss av observationer av närliggande rymdskepp som vi aldrig kommer att lära av jorden, som Pluto flyby visade så spektakulärt," säger John Spencer, New Horizons vetenskapsteammedlem, i ett uttalande.
"De detaljerade bilderna och andra data som New Horizons kan få från en KBO-flyby kommer att revolutionera vår förståelse av Kuiper Belt och KBO."
New Horizons knäppte sin första bild av Ultima Thule i augusti 2018, vid det första försöket, medan det fortfarande var mer än 100 miljoner miles (170 miljoner km) bort. Då förblev målet en av flera prickar bland ett fält av stjärnor.
Även när rymdskeppet stängde in på Ultima Thule, förblev föremålet svårt att dechiffrera men en ovanlig signal antydde på sin bilobed form och rotationsvinkel. Även i timmarna före den historiska händelsen vägrade Ultima Thule att ge många av sina hemligheter. KBO förblev olöst och fyllde knappt två pixlar med bilder. När det gäller dess då förbryllande form, kunde Spencer bara säga: "Vi vet att det inte är runt."
Först efter flybyen löstes slutligen några av mysterierna. Det visade sig att KBO roterade ungefär som händerna på en klocka inför rymdskeppet, ett mysterium som bara löstes strax före flyby. Det nära mötet avslöjade en ungefär 15 timmars rotationsperiod.
Nya horisonter tar 20 månader att skicka sina data tillbaka till jorden. Forskare kommer att genomföra dessa uppgifter i många år framöver för att lära sig så mycket som möjligt om Kuiper Belt.
Och det är troligt att New Horizons inte kommer att sluta hämta information om Kuiper Belt på ett tag. Rymdskeppet ska ha tillräckligt med bränsle för att besöka en annan KBO. Enligt Stern kommer New Horizons att finnas i Kuiper Built till 2027 eller 2028.
"Det vore dumt att inte leta efter ett annat mål", sa Stern.
Ytterligare resurser:
- NASA: s webbsida MU69 2014
- NASA: s uppdragssida för New Horizons
- Principundersökare Alan Sterns uppdragsblogg
