(486958) Arrokoth

(486958) Arrokoth
Ilustracja
Zdjęcie Arrokotha o największej rozdzielczości (33 metry na piksel), wykonane przez sondę New Horizons 1 stycznia 2019 o godzinie 6:26 CET 6,5 minuty przed największym zbliżeniem z odległości 6 628 km[1]. Kolor pochodzi z obserwacji o niższej rozdzielczości.
Odkrywca

HST, New Horizons KBO Search Team

Data odkrycia

27 czerwca 2014[2]

Numer kolejny

486958

Oznaczenie tymczasowe

2014 MU69

Charakterystyka orbity (2022-08-09)
Przynależność
obiektu

obiekt transneptunowy,
Pas Kuipera

Półoś wielka

44,5 ± 2,6[2] au

Mimośród

0,052 ± 0,421[2]

Peryhelium

42,2 ± 16,2[2] au

Aphelium

46,8 ± 2,8[2] au

Okres obiegu
wokół Słońca

297 ± 26[2] lat

Inklinacja

2,44 ± 0,03[2]°

Charakterystyka fizyczna
Średnica

ok. 30 km

Okres obrotu

ok. 15,918[2] h

Albedo

0,04–0,10

Jasność absolutna

ok. 11,06[2]m

Satelity naturalne

brak

Orbita (486958) Arrokoth z zaznaczonym torem lotu New Horizons
Wstępny model kształtu obiektu

(486958) Arrokoth (2014 MU69) – obiekt transneptunowy zaliczany do klasycznych obiektów Pasa Kuipera (cubewano). Stanowił cel odwiedzin sondy kosmicznej New Horizons w styczniu 2019 roku.

Odkrycie i nazwa

Arrokoth został odkryty przez Marca Buie 26 czerwca 2014 w wyniku testowego poszukiwania w Pasie Kuipera nowego celu dla sondy New Horizons przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a (HST)[3][4]. Wykonano wtedy około 200 zdjęć fragmentu nieba w konstelacji Strzelca. Dostrzeżenie obiektu, tymczasowo oznaczonego 2014 MU69, możliwe było po zastosowaniu złożonych metod obróbki obrazu w celu wyeliminowania światła gwiazd tła.

Obiekt otrzymał stały numer 486958. Zespół misji New Horizons nieformalnie określał tę planetoidę jako „PT1” (Potential Target 1)[5]. W ramach konkursu przeprowadzonego przez Instytut SETI wraz z NASA wyłoniono spośród 34 tysięcy propozycji tymczasową nazwę Ultima Thule (synonim krańca świata)[6]. Miała być stosowana do przelotu sondy obok planetoidy, który nastąpił 1 stycznia 2019 roku[7].

Zespół misji New Horizons, za zgodą starszyzny plemienia Powatanów, zaproponował nazwę Arrokoth, oznaczającą niebo w języku algonkińskim, która została zaakceptowana przez Międzynarodową Unię Astronomiczną[8].

Orbita

Arrokoth porusza się po orbicie zbliżonej do okręgu i leżącej w płaszczyźnie bardzo nieznacznie odchylonej od ekliptyki[9].

Właściwości fizyczne

Planetoida jest obiektem podwójnym kontaktowym, składającym się z dwóch złączonych ze sobą brył o łącznej długości około 31 km; średnice brył: 19 i 14 km[10]. Członkowie zespołu misji New Horizons większą bryłę nazwali Ultima, mniejszą – Thule[11]. Zdjęcia wykonane przez sondę 10 minut po największym zbliżeniu wskazują, że elementy składowe są stosunkowo płaskie. Większy ma kształt naleśnika, mniejszy przypomina nadgryziony orzech[12][13]. Największą zauważoną depresję – o szerokości 8 km – nazwano kraterem Maryland. Na powierzchni wykryto obecność lodu wodnego, metanolu i innych związków organicznych[14][15].

Okres obrotu wokół własnej osi 15 ± 1 h. Czerwone zabarwienie jest zgodne z przewidywaniami dla obiektów tej klasy w tym obszarze Pasa Kuipera[16]. Ze wstępnej analizy danych przesłanych przez sondę New Horizons wynika, że obiekt nie posiada atmosfery, pierścieni i księżyców o średnicy powyżej 1 mili. Kolor obu składników jest prawie identyczny[17].

Obserwowana wielkość gwiazdowa wynosi ok. 26,8m[18].

Arrokoth jest najprawdopodobniej dobrze zachowanym, nigdy nie ogrzanym przez Słońce reliktem z czasów powstawania Układu Słonecznego. Niewielki rozmiar może sugerować, że jest pozostałością po kolizji większych obiektów[9].

Masa i gęstość

Masa i gęstość Arrokotha jest nieznana. Nie można wyznaczyć masy i gęstości, ponieważ składniki Arrokotha nie krążą wokół siebie osobno, lecz stykają się ze sobą[19]. Naturalny satelita pozwoliłby określić jego masę[20], jednak żadnego nie znaleziono[19]. Zakładając, że oba płaty planetoidy są grawitacyjnie powiązane, a ich wzajemna grawitacja pokonuje rozrywające siły odśrodkowe, szacuje się, że ma bardzo niską gęstość podobną do gęstości komet, o szacowanej minimalnej gęstości 0,29 g/cm³. Aby zachować kształt „szyi” obiektu, jego gęstość musi być mniejsza niż 1 g/cm³, w przeciwnym razie rejon ten zostałby nadmiernie ściśnięty przez wzajemną grawitację dwóch płatów, tak że cały przedmiot pod wpływem grawitacji zapadłby się w elipsoidę obrotową[21][22].

Formowanie

Ilustracja przedstawiająca kolejne etapy formowania się Arrokotha

Uważa się, że Arrokoth był pierwotnie dwoma obiektami, stanowiącymi obecnie części nazwane „Ultima” i „Thule”. Powstały one z wirującej chmury małych, lodowych ciał w czasie powstawania Układu Słonecznego 4,6 miliarda lat temu[23][24]. Lodowe cząstki ulegały niestabilności strumieniowej, w której zwalniały z powodu oporu aerodynamicznego względem otaczającego gazu i pyłu, przez co grawitacyjnie „zlewały się” w skupiska większych cząstek[19]. W oparciu o różne wyglądy dwóch płatów można wnioskować, że każdy był prawdopodobnie pojedynczym przedmiotem, który narastał osobno, a po uformowaniu oba fragmenty krążyły po wspólnej orbicie[24][25]. Uważa się, że obiekty powstały z jednego źródła materiału, ponieważ wydają się być jednorodne pod względem albedo, koloru i składu[21]. Górzysta topografia większego obiektu, Ultimy, wskazuje, że prawdopodobnie powstał z połączenia mniejszych jednostek planetozymalnych przed połączeniem z Thule[25][21].

Chociaż nie jest jasne, w jaki sposób dwa składniki Arrokotha zostały spłaszczone podczas formowania, zespół New Horizons sugeruje, że musiały gwałtownie się obracać, ulegając spłaszczeniu z powodu sił odśrodkowych. Z biegiem czasu prędkości obrotowe dwóch obiektów stopniowo zwalniały, gdyż regularnie zderzały się z mniejszymi obiektami i przenosiły na nie moment pędu[26]. Utrata pędu spowodowała, że obiekty powoli zbliżały się spiralnie, aż się zetknęły, z czasem ulegając stopieniu, tworząc obecny, dwupłatowy kształt[23][26]. Wygląd Arrokotha nie wskazuje na pęknięcia deformacyjne lub kompresyjne, co sugeruje, że składniki połączyły się bardzo powoli z prędkością rzędu 2 m/s[21][25]. W wyniku połączenia mogło dojść do ścinania powierzchni i terenu[24].

Częstotliwość uderzeń zachodzących na Arrokothu w okresie co najmniej czterech miliardów lat była niska z powodu stosunkowo małych prędkości, z jakimi poruszają się obiekty w Pasie Kuipera[27]. W takich przedziałach czasowych od momentu powstania szacuje się, że wpływ wywołanego przez fotony rozpylania lodu wodnego na powierzchnię Arrokoth jest minimalny; w ciągu 4,5 miliarda lat ilość lodu wodnego utraconego przez rozpylanie zmniejszyłaby rozmiar Arrokotha o 1 cm[21]. Przy braku regularnych zdarzeń, w wyniku których mogłyby powstawać kratery oraz dochodzić do zaburzeń orbity obiektu, kształt i wygląd Arrokotha – od momentu połączenia się składników – pozostały praktycznie niezmienione[27][28].

Cel sondy New Horizons

Obserwacje (486958) Arrokoth z użyciem HST w sierpniu 2014 r. pozwoliły jednoznacznie potwierdzić, że New Horizons może przelecieć w jego pobliżu. Pod uwagę brane były jeszcze dwa inne obiekty wykryte przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a: 2014 PN70 (PT3) oraz 2014 OS393 (PT2), dla których szanse zbliżenia oszacowano odpowiednio na 97% i 7%. Zarówno planetoida PT3, jak i PT2 są nieznacznie jaśniejsze od (486958) 2014 MU69, zatem prawdopodobnie są od niej większe i potencjalnie bardziej interesujące pod względem naukowym.

28 sierpnia 2015 roku NASA poinformowała jednak, że to właśnie Arrokoth został wybrany jako kolejny cel sondy. Decyzja została podjęta z uwagi na mniejsze zużycie paliwa[29]. Według szacunków sonda miałaby zużyć ok. 1/3 paliwa pozostałego jej po przelocie obok Plutona[30]. New Horizons przeleciała obok planetoidy 1 stycznia 2019 o godzinie 5:33 UTC[30][31], w odległości około 3500 km[32].

Przypisy

  1. ↑ Spot On! New Horizons Spacecraft Returns Its Sharpest Views of Ultima Thule. New Horizons: Beyond Pluto, 22 lutego 2019. [dostęp 2019-02-25]. (ang.).
  2. ↑ a b c d e f g h i (486958) Arrokoth w bazie Jet Propulsion Laboratory (ang.). last obs. used 2014-10-22. [dostęp 2022-08-13].
  3. ↑ Tod R. Lauer, Henry Troop: The Moment We First Saw Ultima Thule Up Close. Scientific American, 17 stycznia 2019. [dostęp 2019-07-05]. (ang.).
  4. ↑ The Journey Continued. New Horizons: Beyond Pluto, 26 czerwca 2019. [dostęp 2019-07-05]. (ang.).
  5. ↑ Alan Stern: New Horizons: A Billion Miles to 2014 MU69. Sky & Telescope, 2015-10-01. [dostęp 2015-10-03]. (ang.).
  6. ↑ Tricia Talbert: New Horizons Chooses Nickname for ‘Ultimate’ Flyby Target. NASA, 2018-03-13. [dostęp 2018-03-13]. (ang.).
  7. ↑ Krzysztof Czart: Internauci pomogli NASA wybrać nazwę dla celu misji New Horizons. Urania – Postępy Astronomii, 2018-03-14. [dostęp 2018-03-14]. (pol.).
  8. ↑ Far, Far Away in the Sky: New Horizons Kuiper Belt Flyby Object Officially Named ‘Arrokoth’. 2019-11-12. [dostęp 2019-11-13].
  9. ↑ a b Emily Lakdawalla: Finally! New Horizons has a second target. The Planetary Society. [dostęp 2014-11-19]. (ang.).
  10. ↑ NASA’s New Horizons Mission Reveals Entirely New Kind of World. New Horizons: Beyond Pluto, 2 stycznia 2019. [dostęp 2019-01-03]. (ang.).
  11. ↑ The Pl’s Perspektive: We Did It – The Bullseye Flyby of Ultima Thule!. New Horizons: Beyond Pluto, 17 stycznia 2019. [dostęp 2019-01-19]. (ang.).
  12. ↑ New Horizons’ Evocative Farewell Glance at Ultima Thule. New Horizons: Beyond Pluto, 8 lutego 2019. [dostęp 2019-02-11]. (ang.).
  13. ↑ Ostatnie spojrzenie na Ultima Thule i taka niespodzianka!. Puls Kosmosu, 2019-02-08. [dostęp 2019-02-11].
  14. ↑ A Prehistoric Puzzle in the Kuiper Belt. NASA’s New Horizons Team Unravels the Many Mysteries of Ultima Thule. New Horizons: Beyond Pluto, 18 marca 2019. [dostęp 2019-03-26]. (ang.).
  15. ↑ Zespół misji New Horizons odkrył pierwsze tajemnice planetoidy Ultima Thule. Urania – Postępy Astronomii, 19 marca 2019. [dostęp 2019-03-26].
  16. ↑ Sonda New Horizons wysyła pierwsze zdjęcie z bliska planetoidy Ultima Thule. Urania – Postępy Astronomii, 2 stycznia 2019. [dostęp 2019-01-03].
  17. ↑ New Ultima Thule Discoveries from NASA’s New Horizons. New Horizons: Beyond Pluto, 3 stycznia 2019. [dostęp 2019-01-04]. (ang.).
  18. ↑ Mike Wall: Hubble Telescope Spots Post-Pluto Targets for New Horizons Probe. Space. [dostęp 2014-11-19]. (ang.).
  19. ↑ a b c Kelly Beatty: New Results Probe the Origin of „Ultima Thule”. Sky & Telescope, 2019-03-19. [dostęp 2020-06-16]. (ang.).
  20. ↑ Kelly Beatty: New Views of Two-Lobed „Ultima Thule”. Sky & Telescope, 2019-01-04. [dostęp 2020-06-16]. (ang.).
  21. ↑ a b c d e S.A. Stern, H.A. Weaver, J.R. Spencer, C.B. Olkin i inni. Initial results from the New Horizons exploration of 2014 MU69, a small Kuiper Belt object. „Science”. 364 (6441), 17 maja 2019. DOI: 10.1126/science.aaw9771. arXiv:2004.01017. PMID: 31097641. Bibcode: 2019Sci...364.9771S. aaw9771. (ang.). 
  22. ↑ On the Origin of the Remarkable Contact Binary (486958) 2014 MU69 („Ultima Thule”). European Planetary Science Congress, September 2019. (ang.).
  23. ↑ a b Mike Wall: The Hunt Is On for Moons Around Ultima Thule. Space, 2019-01-04. [dostęp 2020-06-16]. (ang.).
  24. ↑ a b c A Prehistoric Puzzle in the Kuiper Belt. Applied Physics Laboratory, 2019-03-18. [zarchiwizowane z tego adresu (26 marca 2019)]. (ang.).
  25. ↑ a b c Meghan Bartels: NASA’s New Horizons Reveals Geologic ‘Frankenstein’ That Formed Ultima Thule. Space, 2019-03-18. [dostęp 2020-06-16]. (ang.).
  26. ↑ a b Xiaochen Mao i inni, Spindown of 2014 MU69 („Ultima Thule”) by impact of small, cold classical Kuiper belt objects, American Geophysical Union (konferencja: AGU Fall Meeting 2019), 11 grudnia 2019 [dostęp 2020-06-16].
  27. ↑ a b Sarah Greenstreet, Brett Gladman, William B. McKinnon, J.J. Kavelaars i inni. Crater Density Predictions for New Horizons flyby target 2014 MU69. „The Astrophysical Journal Letters”. 872 (1), s. 6, February 2019. DOI: 10.3847/2041-8213/ab01db. arXiv:1812.09785. Bibcode: 2019ApJ...872L...5G. L5. (ang.). 
  28. ↑ About Arrokoth. Applied Physics Laboratory. [zarchiwizowane z tego adresu (6 listopada 2019)]. (ang.).
  29. ↑ NASA’s New Horizons Team Selects Potential Kuiper Belt Flyby Target. NASA, 2015-08-28. [dostęp 2015-09-01]. (ang.).
  30. ↑ a b Krzysztof Kanawka: Przelot New Horizons obok 2014 MU69. Kosmonauta.net, 1 stycznia 2019. [dostęp 2019-01-01].
  31. ↑ Where is New Horizons?, The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory LLC [dostęp 2019-01-01] (ang.).
  32. ↑ New Horizons: znamy szczegóły super-zbliżenia do 2014 MU69. Urania – Postępy Astronomii, 2017-09-10. [dostęp 2017-09-13].

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

2014 MU69 orbit.jpg
The orbit of 2014 MU69 with the path of New Horizons.
2014 MU69 Revised Shape Model.jpg
Computer generated model of the shape of (486958) 2014 MU69. "Snowman" shape top, revised model "pancake and walnut" bottom. Original Description: "The bottom view is the team’s current best shape model for Ultima Thule, but still carries some uncertainty as an entire region was essentially hidden from view."
NASA-UltimaThule-Formation-Diagram-20190318.jpg
Ultima Thule used to be 2 separate objects. It likely formed over time as a rotating cloud of small, icy bodies started to combine. Eventually, 2 larger bodies remained & slowly spiraled closer until they touched, forming the bi-lobed object we see today.


http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/Press-Conferences/index.php?page=2019-03-18
UltimaThule CA06 color 20190516.png
This composite image of the primordial contact binary Kuiper Belt Object 2014 MU69 (nicknamed Ultima Thule) – featured on the cover of the May 17 issue of the journal Science – was compiled from data obtained by NASA's New Horizons spacecraft as it flew by the object on Jan. 1, 2019. The image combines enhanced color data (close to what the human eye would see) with detailed high-resolution panchromatic pictures.