• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Czy Herschel wyjaśni, skąd pochodzą komety i ziemskie oceany?

    10.02.2011. 17:36
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Obserwacje wzbudzeń cząsteczek wody, prowadzane za pomocą kosmicznego teleskopu Herschela, dostarczają cennych wskazówek o zjawiskach zachodzących na kometach, rodowodzie tych ciał niebieskich, a nawet o pochodzeniu ziemskich oceanów. W analizie danych obserwacyjnych z komety 10P/Tempel 2 uczestniczy zespół naukowców z Centrum Badań Kosmicznych PAN. Wstępnych wniosków możemy spodziewać się już za kilka miesięcy.

    Kosmiczne Obserwatorium Herschela, jedna z flagowych misji Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA, to największy teleskop działający w przestrzeni kosmicznej. Zbudowany w układzie Cassegraina, został wyposażony w zwierciadło średnicy 3,5 m. Urządzenia detekcyjne teleskopu rejestrują mikrofale i pracują w temperaturze bliskiej zera absolutnego, co umożliwia obserwację bardzo chłodnych obiektów kosmosu. "Dzięki Herschelowi możemy prowadzić pomiary na długościach fal elektromagnetycznych obejmujących przejścia rotacyjne cząsteczek wody w zakresach, które wcześniej nie były obserwowane. Z Ziemi takie pomiary nie są możliwe, bo atmosfera jest w tych przedziałach fal nieprzezroczysta" " mówi dr Sławomira Szutowicz z Centrum Badań Kosmicznych PAN (CBK PAN).

    Centrum Badań Kosmicznych (CBK) to interdyscyplinarny instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk. Utworzony w 1976 roku, prowadzi za pomocą eksperymentów kosmicznych badania w zakresie fizyki bliskiej przestrzeni kosmicznej, w tym badania Słońca, planet i małych ciał Układu Słonecznego oraz geodynamiki i geodezji planetarnej, a także prace badawczo-rozwojowe w zakresie technologii satelitarnych i technik kosmicznych dla badań Ziemi. CBK brało udział w najbardziej prestiżowych międzynarodowych misjach kosmicznych: CASSINI (badania Saturna i jego księżyca, Tytana), INTEGRAL (kosmiczne laboratorium wysokich energii), MARS EXPRESS (orbiter marsjański) czy ROSETTA (misja do komety). W Centrum zbudowano ok. 50 przyrządów, które zostały wyniesione w przestrzeń kosmiczną na pokładach satelitów i sond międzyplanetarnych.

    Teleskop Herschela prowadzi badania galaktycznego ośrodka międzygwiazdowego, ewolucji gwiazd i miejsc ich narodzin oraz obserwuje obiekty Układu Słonecznego. Tematyka związana z Układem Słonecznym obejmuje pomiary różnych cząsteczek w atmosferach planet-olbrzymów i Marsa oraz w otoczkach gazowych komet, czyli w komach kometarnych. W pracach misji Herschel uczestniczy zespół naukowców z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN (CAMK) oraz Centrum Badań Kosmicznych PAN. Naukowcy z Pracowni Dynamiki Układu Słonecznego i Planetologii CBK PAN koncentrują się obecnie na analizie danych z obserwowanej w lipcu zeszłego roku krótkookresowej komety 10P/Tempel 2. "HIFI, czyli instrument teleskopu przeznaczony do obserwacji spektroskopowych z wysoką rozdzielczością, pozwala nam monitorować profile linii emisyjnych wody. Na tej podstawie staramy się wyznaczyć kluczowe parametry opisujące komę kometarną, takie jak rozkład temperatury czy prędkość ekspansji gazu. Określamy też tempo produkcji gazu i jego anizotropowy rozkład" " opisuje dr Szutowicz. Zazwyczaj jądra komet są bryłami rozmiarów do kilkunastu kilometrów, złożonymi w połowie z pyłu, a w połowie z lodu, którego dominującą część stanowi woda. Gdy kometa zbliża się do Słońca, lody sublimują, często tworząc wyraźne strugi. W skali miesięcy i lat działają one jak słabe silniki odrzutowe i zmieniają orbitę komety. Z powodu takich niegrawitacyjnych zaburzeń orbity komet można przewidywać z powodzeniem jedynie w zakresie kilkuset lat. Dane zebrane dla komety 10P/Tempel 2 pozwolą zweryfikować poprawność modeli teoretycznych opisujących zachowanie cząsteczek wody w jej najbliższym otoczeniu, umożliwią stworzenie mapy rozkładu przestrzennego i dynamiki zmian gęstości cząsteczek wody w komie oraz wyznaczenie położenia obszarów aktywnych na powierzchni jądra komety. Kluczowym celem badawczym międzynarodowego kometarnego zespołu badawczego misji Herschel jest krótkookresowa kometa 103P/Hartley 2. Szczególnie istotny będzie tutaj pomiar proporcji między ilością wodoru i deuteru. "Istnieją teorie zakładające, że część wody została przetransportowana na Ziemię przez komety. Jeśli proporcje wodoru i deuteru na kometach okażą się różne od występujących w ziemskiej wodzie, te hipotezy mogą upaść" " wyjaśnia dr Szutowicz. Badania mogą dostarczyć także odpowiedzi dotyczących ewolucji Układu Słonecznego. Obecnie przypuszcza się, że komety krótkookresowe pierwotnie uformowały się dość daleko od Słońca, w Pasie Kuipera, do którego należy m.in. planeta karłowata Pluton. Z kolei komety długookresowe, choć dziś nadlatują z peryferii Układu Słonecznego, z odległości rzędu kilkudziesięciu tysięcy jednostek astronomicznych, powstawały prawdopodobnie dość blisko, w obszarze wielkich planet, gdzie dziś znajdziemy Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. "Zgodnie z tym przypuszczeniem, jądra komet długookresowych uformowały się bliżej Słońca i powinny zawierać inną ilość deuteru niż komety krótkokresowe. Czy tak jest naprawdę, przekonamy się już niedługo" " mówi dr Szutowicz.

    Grupa naukowców z Centrum Badań Kosmicznych PAN, zajmująca się danymi z obserwacji komet oraz atmosfer planet-olbrzymów i Marsa, wchodzi w skład międzynarodowego zespołu Herschel Solar System Observations (HssO). HssO ma zagwarantowane 294 godziny obserwacyjne, przy czym naukowcom z CBK PAN oddano do dyspozycji 20 godzin. Przyznanie tak dużej ilości czasu obserwacyjnego było wyrazem uznania za wkład CBK PAN w budowę ważnego bloku elektroniki teleskopu, LCU. Moduł ten zapewnia poprawną pracę heterodyny HIFI, głównego instrumentu Herschela, wyposażonego w dwa spektrografy o dużej czułości i rozdzielczości, rejestrującego najważniejsze dla misji częstotliwości " od 480 do 1910 GHz. LCU, czyli Local Oscillator Control Unit, to jednostka kontrolna lokalnego oscylatora instrumentu HIFI teleskopu Herschela, zbudowana w całości w CBK PAN. Ważąca ok. 17 kg skrzynka zawiera 28 modułów elektronicznych o wysokiej odporności na radiację. Zadaniem LCU jest zasilanie, sterowanie i kontrolowanie układów powielaczy mikrofalowych oraz syntetyzera częstotliwości instrumentu HIFI. Urządzenie monitoruje parametry elektryczne w ponad 150 punktach oscylatora oraz stabilizuje temperaturę powielaczy. Wielostopniowy system zabezpieczeń sprzętowych i programowych, zaproponowany przez CBK PAN i zrealizowany w kooperacji z Max-Planck-Institut für Radioastronomie z Bonn, zapewnia ochronę bardzo czułych elementów mikrofalowych teleskopu. W prace nad LCU było zaangażowanych 17 pracowników CBK PAN. Projektem, realizowanym w latach 1999-2008, kierował dr Piotr Orleański. Kosmiczne Obserwatorium Herschela zostało wystrzelone w maju 2009 roku za pomocą europejskiej rakiety Ariane 5 i krąży obecnie wokół punktu równowagi L2, w odległości 1,5 mln km od Ziemi. Teleskop jest chłodzony ciekłym helem, którego zapas wystarczy na minimum trzy lata.

    Badania prowadzone przez CBK pozwoliły zbudować lokalny model jonosfery nad Europą, zapewniający dokładne prognozy heliogeofizyczne dla krajowych służb telekomunikacyjnych oraz międzynarodowego systemu ISES. Dzięki wykorzystaniu nawigacji satelitarnej GPS, w CBK opracowano jednorodną sieć powierzchniową Polski i związano ją z europejskim fundamentalnym układem geodezyjnym EUREF, stworzono Polską Atomową Skalę Czasu o wysokim stopniu stabilności i uruchomiono stację monitorującą systemu nawigacji satelitarnej EGNOS. Prace w innych dziedzinach pozwoliły poznać m.in. mechanizmy: wydzielania energii w koronie Słońca; oddziaływania wiatru słonecznego z plazmą lokalnego ośrodka międzygwiazdowego i składową neutralną materii międzygwiazdowej w heliosferze; wzbudzania i propagacji fal plazmowych; kształtowania środowiska plazmowego komety Halleya. Skonstruowany w CBK globalny obraz elektromagnetycznego otoczenia Ziemi pozwolił odkryć jego antropogenne uwarunkowania. W Centrum powstał również jeden z najbardziej wszechstronnych systemów obliczeń orbitalnych małych ciał Układu Słonecznego, umożliwiający m.in. badanie stopnia zagrożenia Ziemi przez te obiekty. za: Centrum Badań Kosmicznych PAN

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Deep Impact (późniejsza nazwa: EPOXI) – sonda kosmiczna wystrzelona przez NASA 12 stycznia 2005 roku z kosmodromu na przylądku Canaveral, której celem było zbadanie składu jądra komety Tempel 1, a później także obserwacja jądra komety 103P/Hartley. Nigdy wcześniej tego typu misje nie były prowadzone. Poprzednie misje kosmiczne do komet, takie jak Giotto i Stardust, były misjami, które przekazały jedynie zdjęcia i zbadały powierzchnię jądra komety na odległość. Misja Deep Impact jako pierwsza dokładnie przeanalizowała materiał z powierzchni komety i dlatego otrzymała duży rozgłos w mediach. Lot sondy odbywał się z prędkością 28,6 km/s i był przewidziany na 174 dni.

    Deep Impact (późniejsza nazwa: EPOXI) – sonda kosmiczna wystrzelona przez NASA 12 stycznia 2005 roku z kosmodromu na przylądku Canaveral, której celem było zbadanie składu jądra komety Tempel 1, a później także obserwacja jądra komety 103P/Hartley. Nigdy wcześniej tego typu misje nie były prowadzone. Poprzednie misje kosmiczne do komet, takie jak Giotto i Stardust, były misjami, które przekazały jedynie zdjęcia i zbadały powierzchnię jądra komety na odległość. Misja Deep Impact jako pierwsza dokładnie przeanalizowała materiał z powierzchni komety i dlatego otrzymała duży rozgłos w mediach. Lot sondy odbywał się z prędkością 28,6 km/s i był przewidziany na 174 dni.

    Kometa typu Halleya – kometa krótkookresowa należąca do grupy komet, których okres orbitalny jest dłuższy niż 20 lat a krótszy niż 200. Nazwa komet typu Halleya pochodzi od komety Halleya, najbardziej znanej komety okresowej. Komety tego typu nie pochodzą od jednego wspólnego przodka. Obecnie znamy 59 komet należących do tej grupy.

    9P/Tempel (lub Tempel 1) – kometa okresowa należąca do rodziny komet Jowisza. Była celem misji kosmicznej Deep Impact, mającej na celu przeprowadzenie badań naukowych tej komety. Jedno z zadań polegało na wypuszczeniu z sondy tzw. impaktora, który uderzył w jądro komety.

    Rodziny komet – komety okresowe należą do rodzin, powiązanych z jakimiś planetami – znaczy to, że ich orbity w najbardziej od Słońca oddalonym punkcie znajdują się w okolicach trajektorii jednej z planet. Wyróżnia się rodziny Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Okresy obiegu komet z rodziny Jowisza wynoszą zazwyczaj kilka lat, Saturna od 13 do 20, Urana 27-50, a Neptuna 50-100 lat. Obecnie znamy około 400 komet należących do rodziny Jowisza, 8 należących do rodziny Saturna, 6 do rodziny Urana, 10 do rodziny Neptuna. Orbity 5 komet znajdują się w odległości zbliżonej do orbity Plutona, a 8 komet należy do jeszcze jednej rodziny, której aphelium orbity znajduje się daleko poza orbitą Plutona. Komety powiązane z tymi planetami w rodziny są często określane mianem krótkookresowych, gdyż czas w jakim obiegają one Słońce to zazwyczaj maksymalnie "tylko" kilkadziesiąt lat.

    Pod pojęciem komet nieokresowych rozumie się komety widziane tylko raz, które cechuje dłuższy od 200 lat okres obiegu wokół Słońca (tzw. długookresowe); oraz komety, które dostały się do Układu Słonecznego z przestrzeni międzygwiazdowej. Oficjalnie oznacza się je literą "C".

    9P/Tempel (lub Tempel 1) – kometa okresowa należąca do rodziny komet Jowisza. Była celem misji kosmicznej Deep Impact, mającej na celu przeprowadzenie badań naukowych tej komety. Jedno z zadań polegało na wypuszczeniu z sondy tzw. impaktora, który uderzył w jądro komety.

    Dodano: 10.02.2011. 17:36  


    Najnowsze