Mid-infraröd bild av kometen 9P / Tempel 1 efter Deep Impact-kollisionen. Bildkredit: NAOJ Klicka för förstoring
När NASA: s Deep Impact-uppdrag plöjde sig in i kometen 9P / Tempel 1 den 4 juli i år, hade de jätte teleskopen på Mauna Kea en unik bild av det massiva damm, gas och is som drevs ut under kollisionen.
En serie koordinerade observationer, gjorda under ideala förhållanden av världens största samling av stora teleskop, levererade överraskande nya insikter i kometernas förfäder och livscykler. Specifikt avslöjar material under kometens dammiga hud slående likheter mellan två kometerfamiljer där ingen relation hade misstänkts.
Observationerna gjorde det också möjligt för forskare att bestämma massan av material som sprängdes ut vid kollisionen, vilket beräknas vara så mycket som 25 fullastade traktorvagnar.
Resultaten är baserade på sammansättningen av stenigt damm som detekteras av både 8-meters teleskop Subaru och Gemini och etan-, vatten- och kolbaserade organiska föreningar avslöjade av 10 meter W.M. Keck Observatorium. Resultaten från dessa Mauna Kea-observationer gjordes tillgängliga idag i ett speciellt segment i tidskriften Science som lyfte fram resultaten från Deep Impact-experimentet.
Kometen Tempel 1 valdes för Deep Impact-experimentet eftersom den kretsar runt solen i en stabil bana som gör att dess yta försiktigt kan bakas med solstrålning. Som ett resultat har kometen ett gammalt väderbitna, skyddande dammlager som täcker det isiga materialet under, precis som en snöbank som bygger upp smuts på ytan när den smälter i vårljuset. Deep Impact-uppdraget var utformat för att gräva djupt under detta knapiga yttre för att lära sig mer om kometens damm- och iskomponenter. "Denna komet hade definitivt något att dölja under sin faner av sten och is och vi var redo med världens största teleskop för att ta reda på vad det var," sa Chick Woodward från University of Minneapolis och en del av Gemini-observatörsteamet.
De kombinerade observationerna visar en komplex blandning av silikater, vatten och organiska föreningar under kometen. Dessa material liknar det som ses i en annan klass av kometer som tros befinna sig i en avlägsen svärm av orörda kroppar som kallas Oort Cloud. Oort Cloud-kometer är välbevarade fossiler i de frysta förorterna till solsystemet som har förändrats lite under miljarder år sedan de bildades. När de ibland skjuts tyngdkraftigt mot solen värms de upp och släpper en riklig mängd gas och damm vid ett engångsbesök i det inre solsystemet.
Återkommande kometer som Tempel 1 (känd som periodiska kometer) tros ha bildats i en kallare dagkammare som skiljer sig tydligt från födelseplatserna för sina kusiner, Oort Cloud-kometerna. Beviset för två distinkta ”släktträd” ligger i deras mycket olika banor och uppenbara sammansättning. "Nu ser vi att skillnaden verkligen kan vara bara ytlig: bara huden djup." sa Woodward. ”Under ytan kanske dessa kometer trots allt inte är så olika.
Denna likhet indikerar att båda typer av kometer kan ha delat en födelseort i en region i det bildande solsystemet där temperaturen var tillräckligt varm för att producera de observerade materialen. "Det är nu troligt att dessa kroppar bildades mellan banorna mellan Jupiter och Neptun i en gemensam plantskola," säger Seiji Sugita från Tokyo University och Subaru-teammedlem.
"En annan fråga som Mauna Kea-teleskop kunde ta itu med är mängden massa som kastades ut när kometen påverkades av kopparstorlek på storleken på ett flygel från Deep Impact-rymdskeppet," kommenterade Sugita. Vid tidpunkten för påverkan rymde rymdskeppet med cirka 23 000 mil per timme eller nästan 37 000 kilometer per timme.
Eftersom rymdskeppet inte kunde studera storleken på krateret som skapades efter att det bildades, gav de högupplösta Mauna Kea-observationerna nödvändiga uppgifter för att få en fast uppskattning av massutkastet, som var cirka 1000 ton. "För att släppa denna mängd material måste kometen ha en ganska mjuk konsistens," sade Sugita.
"Stänk från NASA: s stödsond befriade dessa material och vi var på rätt plats att fånga dem med de största teleskop på jorden," sa W.M. Keck-direktör Fred Chaffee. "Det nära samarbetet mellan Keck, Gemini och Subaru försäkrade att den allra bästa vetenskapen gjordes av världens bästa teleskop, vilket visade att helheten ofta är större än summan av dess delar."
Alla tre av Mauna Keas största teleskop observerade kometen i den infraröda delen av spektrumet som är lätt som kan beskrivas som "rödare än rött." Deep Impact-rymdskeppet utformades inte för att observera kometen i den mellersta infraröda (eller termiska infraröda) delen av spektrumet, vilket är vad Subaru och Gemini kunde göra. Keck-observationerna använde en nära-infraröd spektrograf med hög upplösning. Stora instrument av den här typen hade varit omöjliga att få plats på rymdskeppet Deep Impact.
"Dessa iakttagelser ger oss det bästa inblicket ännu på vad som ligger under en dammig dammskinn," sa David Harker som ledde Gemini-teamet. "Inom en timme efter påverkan förvandlades kometens glöd och vi kunde upptäcka en hel mängd fina dammiga silikater framdrivna av en långvarig gasgeyser under kometens skyddande skorpa. Dessa inkluderade en stor mängd olivin, liknande sammansättning som du skulle hitta på stränderna nedanför Mauna Kea. Denna otroliga data var verkligen en gåva från Mauna Kea! ”
Instrument som gjorde dessa observationer var:
* MICHELLE (Mid-Infrared Echelle Spectrograph / Imager) på 8-meter Fredrick C. Gillett (Gemini North) Teleskop
* NIRSPEC (nära-infraröd spektrograf) på 10-meter på Keck II 10-meters teleskop
* COMICS (COoled Mid-Infrared Camera and Spectrograph) på 8-meters Subaru-teleskopet
Originalkälla: NAOJ News Release
Vad är det största teleskopet?
