Hur studerar du en extremt liten planetkropp i de soliga yttersta delarna av vårt solsystem? Få alla dina vänner från hela världen att vänta på en mycket svårfångad - om inte kortlivad - speciell händelse. Gå in i James Elliot från MIT, som arbetade med dussintals observatorier och astronomer över hela världen, inklusive Jay Pasachoff från Williams College i Massachusetts, i ett försök att göra observationer av Kuiper Belt Objekt 55636, (även känd 2002 TX300) till en liten kropp kretsar runt 48 AU borta från solen. Eftersom denna KBO är för liten och avlägsen för direkta observationer av dess yta, spårade astronomerna och planerade sin kurs och räknade ut när den skulle passera framför en avlägsen stjärna.
KBO ockulterade eller passerade framför en ljus bakgrundstjärna, en händelse som bara varade i 10 sekunder. Men på den korta tiden kunde astronomerna bestämma objektets storlek och albedo. Båda dessa resultat var överraskande.
55636 visade sig vara mindre än tidigare trott, 300 km i diameter, men det är mycket reflekterande, vilket betyder att det är täckt med färsk, vit is.
Mest kända KBO: er har mörka ytor på grund av rymdväder, dammansamling och bombardering av kosmiska strålar, så 55636: s ljusstyrka innebär att den har en aktiv återföringsmekanism, eller kanske att färskvatten i vissa fall kan kvarstå miljarder år i de yttre räckvidden av solsystemet.
42 astronomer från 18 observatorier belägna i Australien, Nya Zeeland, Sydafrika, Mexiko och USA var en del av observationerna, men på grund av väder och tidpunkt kunde bara två observatorier, båda på Hawaii, upptäcka ockultationen. I samarbete med Wayne Rosing samordnade Pasachoff observationerna vid Las Cumbres Observatory Global Telescope Network som ligger vid Haleakala-krateret på Maui, Hawaii, som gjorde de bästa observationerna.
Men Pasachoff berättade för Space Magazine att ha två olika synvinklar att arbeta med gav förmågan att göra ganska exakta mätningar av KBO.
"Det var helt avgörande att ha den andra observationsplatsen," sade han. ”Utan det, vi
skulle inte ha vetat var på en rund eller elliptisk kropp passade ackordet, ockultationslinjen och vi kunde inte ha satt en övre gräns för kroppens storlek. ”
Ett ackord nära kanten av en enorm kropp kan vara försvinnande liten, tillade Pasachoff, vilket illustrerar varför de behövde minst två ackord.
Även om ytorna på andra starkt reflekterande kroppar i solsystemet, såsom dvärgplaneten Pluto och Saturns måne Enceladus, förnyas kontinuerligt med färsk is från kondensationen av atmosfäriska gaser eller genom kryovolkanism som spyr vatten istället för lava, är 55636 för liten för att dessa mekanismer ska fungera.
"Det överraskande i ett miljard år gammalt objekt som är så reflekterande är att det bibehöll eller förnyade sin reflektionsförmåga," sade Pasachoff, "så möjligheterna inkluderar förmörkningen som vi vet att sker i det inre solsystemet är mycket mindre väg ut där; eller föremålen förnyar sin is eller frost från insidan. Vi behöver nya observationer eller fler KBO: er med ockultationer, och vi behöver mer teoretiskt arbete. "
Detta var den första framgångsrika "planerade" observationen av en KBO med hjälp av den stellar ockultationsmetoden. 2009 skurade ett annat team igenom fyra och ett halvt års Hubble-data för att hitta ockultation av en extremt liten KBO 975 meter (3.200 fot) över och en jättestor på 6,7 miljarder kilometer (4,2 miljarder miles) bort.
I flera år har Pasachoff och hans team från Williams College arbetat med Elliot och andra från MIT, liksom Amanda Gulbis från South African Astronomical Observatory för att studera Pluto genom ockultation. Med noggranna mätningar av en stjärns ljusstyrka när Pluto döljer eller ockuperar den, har de visat att Plutos atmosfär var något värmande eller expanderande. Ett huvudmål nu är att ta reda på hur stämningen förändras. Detta kommer att vara särskilt viktigt med rymdskeppet New Horizons på väg till Pluto.
Pasachoff sa att han visste att 55636's albedo skulle vara ljus, men var förvånad över hur ljust det var. Ursprunget till detta objekt tros komma från en kollision som inträffade för en miljard år sedan mellan en av de tre kända dvärgplaneterna i Kuiper Belt, Haumea och ett annat föremål som fick Haumeas iskalla mantel att bryta i ett dussin eller så mindre kroppar, inklusive 55636.
"Mike Brown (KBO och dvärgplanetjägare från Caltech) berättade förra året innan observationerna att objektet skulle vara reflekterande eftersom det finns i Haumea-familjen och Haumea själv har en hög albedo," sade Pasachoff.
Pasachoff arbetade tillsammans med Brown och hans team förra året för att försöka fånga de ömsesidiga ockultationerna av transiter av Haumea med månen Namaka med Palomars 5-meters teleskop, men de lyckades inte upptäcka den extremt lilla effekten, med tanke på Haumeas snabba rotationsperiod .
Elliot använde ockultationsmetoden för att upptäcka ringarna i Uranus för decennier sedan och fortsätter att förkämpa metoden.
Pasachoff sa att den senaste observationen av 55636 var mycket givande. "Det var en otrolig observation och jag var mycket nöjd med att vara en del av den." Han sa. "Jag är stolt över att alla tre graferna i Nature-artikeln och båda de framgångsrika observationerna arrangerades eller gjordes av vårt Williams College-team."
Han tillade att alla sådana observationer inkluderar åtminstone dessa fyra element: astrometriska förutsägelser, observationer, minskning av data, tolkning.
"Vi var mycket lyckliga och intresserade av att lyckas med observationer," sade Pasachoff. ”Men det är viktigt att notera att Jim Elliot och hans kollegor vid MIT och Lowell Observatory har arbetat i flera år för att förfina metoderna för förutsägelser för att få dem noggranna för detta ändamål. Och den här händelsen var första gången som förutsägelserna hade varit tillräckligt korrekta för att förtjäna den helt utpressade teleskop som vi monterade. Att vi tog upp händelsen, nära mitten av förutsägelsen att starta, är en kredit till astrometri-teamet. ”
Obs! Den här artikeln uppdaterades 6/20.
Källor: Williams College, (och e-postutbyte med Jay Pasachoff), MIT, BBC, Nature
