สิ่งที่กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเห็นระหว่างการกระแทกที่ลึก

ภาพอินฟราเรดระยะกลางของดาวหาง 9P / เทมเพล 1 หลังจากการชนแบบกระแทกกระแทกลึก เครดิตภาพ: NAOJ คลิกเพื่อขยาย
เมื่อภารกิจส่งผลกระทบต่อ Deep Space ของนาซ่ากลายเป็นดาวหาง 9P / Tempel 1 เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคมของปีนี้กล้องโทรทรรศน์ขนาดยักษ์บน Mauna Kea มีมุมมองที่เป็นเอกลักษณ์ของเมฆฝุ่นก๊าซและน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่ถูกขับออกมาในระหว่างการปะทะ

ชุดการสังเกตการณ์ที่มีการประสานงานซึ่งสร้างขึ้นภายใต้สภาวะที่เหมาะสมโดยคอลเล็กชั่นกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดในโลกได้นำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่น่าแปลกใจให้กับบรรพบุรุษและดาวหาง l7ife โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุที่อยู่ใต้ผิวหนังของดาวหางจะเผยให้เห็นความคล้ายคลึงที่น่าทึ่งระหว่างดาวหางสองตระกูลที่ไม่มีความสัมพันธ์ใด ๆ ถูกสงสัย

การสำรวจยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบมวลของวัสดุที่ถูกระเบิดโดยการชนซึ่งคาดว่าจะมีมากถึง 25 คันที่เต็มไปด้วยรถเทรลเลอร์

การค้นพบนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของฝุ่นหินที่ตรวจพบได้ทั้งกล้องโทรทรรศน์ Subaru และ Gemini ขนาด 8 เมตรและอีเทนน้ำและสารประกอบอินทรีย์ที่ทำจากคาร์บอนซึ่งเปิดเผยโดย W-10 เมตร หอดูดาว Keck ผลจากการสำรวจภูเขาไฟ Mauna Kea เหล่านี้มีให้บริการในส่วนพิเศษในวารสาร Science ซึ่งเน้นผลลัพธ์จากการทดสอบผลกระทบลึก

Comet Tempel 1 ได้รับการคัดเลือกสำหรับการทดสอบ Deep Impact เพราะมันโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยวงโคจรที่เสถียรซึ่งช่วยให้ผิวของมันถูกอบเบา ๆ ด้วยรังสีดวงอาทิตย์ ด้วยเหตุนี้ดาวหางจึงมีชั้นป้องกันฝุ่นที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งซึ่งปกคลุมไปด้วยวัสดุน้ำแข็งภายใต้เหมือนหิมะที่สร้างสิ่งสกปรกบนพื้นผิวขณะที่มันละลายในแสงแดดฤดูใบไม้ผลิ ภารกิจ Deep Impact ได้รับการออกแบบมาเพื่อขุดลึกลงไปภายใต้ภายนอกที่เป็นหินนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับธรรมชาติที่แท้จริงของส่วนประกอบของฝุ่นและน้ำแข็งของดาวหาง “ ดาวหางนี้มีอะไรบางอย่างที่ซ่อนอยู่ใต้แผ่นไม้อัดหินและน้ำแข็งและเราก็พร้อมกับกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกเพื่อค้นหาว่ามันคืออะไร” Chick Woodward จากมหาวิทยาลัยมินนิอาโปลิสและส่วนหนึ่งของทีมสังเกตการณ์ Gemini กล่าว

การสำรวจรวมแสดงให้เห็นถึงการผสมผสานที่ซับซ้อนของซิลิเกตน้ำและสารประกอบอินทรีย์ใต้พื้นผิวของดาวหาง วัสดุเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกับสิ่งที่เห็นในดาวหางอีกชั้นหนึ่งซึ่งคิดว่าอาศัยอยู่ในกลุ่มวัตถุเก่าแก่ที่เรียกว่าเมฆออร์ต ดาวหาง Oort Cloud นั้นได้รับการอนุรักษ์ไว้เป็นอย่างดีในเขตชานเมืองที่เย็นเยียบของระบบสุริยะซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในช่วงหลายพันล้านปีนับตั้งแต่การก่อตัว เมื่อพวกเขาถูกสะกิดแรงโน้มถ่วงไปยังดวงอาทิตย์เป็นครั้งคราวพวกเขาก็อุ่นขึ้นและปล่อยก๊าซและฝุ่นจำนวนมากในการเยี่ยมชมระบบสุริยะภายในครั้งเดียว

ดาวหางที่กลับมาอย่าง Tempel 1 (รู้จักกันในชื่อดาวหางเป็นระยะ) เชื่อว่าเกิดขึ้นในเรือนเพาะชำที่เย็นกว่าแตกต่างอย่างชัดเจนจากแหล่งกำเนิดของดาวหาง Oort Cloud ดาวหาง หลักฐานสำหรับ "ต้นไม้ครอบครัว" ที่แตกต่างกันสองต้นนั้นอยู่ในวงโคจรที่แตกต่างกันอย่างมากมาย “ ตอนนี้เราเห็นแล้วว่าความแตกต่างอาจเป็นเพียงผิวเผินจริงๆ: มีเพียงผิวลึกเท่านั้น” วู้ดเวิร์ดกล่าวว่า “ ใต้พื้นผิวดาวหางเหล่านี้อาจไม่แตกต่างกันมากนัก

ความคล้ายคลึงกันนี้บ่งชี้ว่าดาวหางทั้งสองประเภทอาจแบ่งปันบ้านเกิดในภูมิภาคของระบบสุริยะที่มีอุณหภูมิอบอุ่นพอที่จะผลิตวัสดุที่สังเกตได้ “ ขณะนี้ดูเหมือนว่าร่างกายเหล่านี้ก่อตัวขึ้นระหว่างวงโคจรของดาวพฤหัสบดีและดาวเนปจูนในเรือนเพาะชำทั่วไป” เซจิสุจิตะจากมหาวิทยาลัยโตเกียวและสมาชิกทีมซูบากล่าว

“ คำถามอีกข้อหนึ่งที่ว่ากล้องโทรทรรศน์ Mauna Kea นั้นสามารถตอบสนองได้คือปริมาณของมวลที่ถูกปล่อยออกมาเมื่อดาวหางได้รับผลกระทบจากก้อนทองแดงเกี่ยวกับขนาดของแกรนด์เปียโนจากยานอวกาศ Deep Impact” Sugita กล่าว ในช่วงเวลาที่กระทบยานอวกาศกำลังเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 23,000 ไมล์ต่อชั่วโมงหรือเกือบ 37,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

เนื่องจากยานอวกาศไม่สามารถศึกษาขนาดของปล่องภูเขาไฟที่สร้างขึ้นหลังจากที่มันถูกสร้างขึ้นการสำรวจ Mauna Kea ที่มีความละเอียดสูงจึงให้ข้อมูลที่จำเป็นเพื่อให้ได้การประมาณจำนวนการปล่อยมวลที่มั่นคงซึ่งประมาณ 1,000 ตัน “ เพื่อปลดปล่อยวัสดุจำนวนนี้ดาวหางจะต้องมีความสอดคล้องที่ค่อนข้างนุ่มนวล” Sugita กล่าว

“ การสาดน้ำจากเครื่องตรวจสอบผลกระทบของ NASA ทำให้วัสดุเหล่านี้เป็นอิสระและเราอยู่ในสถานที่ที่เหมาะสมในการจับภาพด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดบนโลก” W.M กล่าว Keck ผู้กำกับ Fred Chaffee “ การทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดระหว่าง Keck, Gemini และ Subaru ทำให้มั่นใจได้ว่าวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดนั้นทำโดยกล้องโทรทรรศน์ที่ดีที่สุดในโลกแสดงให้เห็นว่าทั้งหมดนั้นมักจะมากกว่าชิ้นส่วนของมัน”

กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดของ Mauna Kea ทั้งสามตั้งข้อสังเกตว่าดาวหางในส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัมซึ่งเป็นแสงที่สามารถอธิบายได้ว่าเป็น "แดงกว่าสีแดง" ยานอวกาศ Deep Impact ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อสังเกตดาวหางในช่วงกลางอินฟราเรด (หรืออินฟราเรดความร้อน) ของสเปกตรัมซึ่งเป็นสิ่งที่ Subaru และราศีเมถุนสามารถทำได้ การสังเกตของ Keck ใช้สเปคโตกราฟใกล้อินฟราเรดความละเอียดสูง เครื่องมือขนาดใหญ่ประเภทนี้คงเป็นไปไม่ได้ที่จะเข้ากับยานอวกาศ Deep Impact

“ การสำรวจเหล่านี้ทำให้เราเห็นแววที่สุดของสิ่งที่อยู่ภายใต้ผิวหนังที่เต็มไปด้วยฝุ่นของดาวหาง” David Harker ผู้นำทีม Gemini กล่าว “ ภายในหนึ่งชั่วโมงของการชนแสงของดาวหางก็เปลี่ยนไปและเราก็สามารถตรวจพบโฮสต์ของซิลิเกตที่มีฝุ่นละเอียดซึ่งขับเคลื่อนโดยน้ำพุร้อนที่ยั่งยืนจากใต้เปลือกโลกของดาวหาง สิ่งเหล่านี้รวมถึงโอลิเวียจำนวนมากคล้ายกับสิ่งที่คุณจะพบที่ชายหาดด้านล่างภูเขาไฟเมานาเคอา ข้อมูลที่เหลือเชื่อนี้เป็นของขวัญจาก Mauna Kea!”

เครื่องมือที่ทำให้การสังเกตเหล่านี้คือ:

* MICHELLE (Mid-Infrared Echelle Spectrograph / Imager) บนกล้องโทรทรรศน์ 8 เมตร Fredrick C. Gillett (Gemini North)
* NIRSPEC (Near-Infrared Spectrograph) บนระยะ 10 เมตรบนกล้องโทรทรรศน์ Keck II 10 เมตร
* ภาพการ์ตูน (กล้องกลางอินฟราเรดและโคลโตรกกราฟ) บนกล้องโทรทรรศน์ซูบารุ 8 เมตร

แหล่งต้นฉบับ: NAOJ News Release

กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดคืออะไร?