Midden-infraroodbeeld van komeet 9P / Tempel 1 na de botsing met diepe impact. Afbeelding tegoed: NAOJ Klik om te vergroten
Toen NASA's Deep Impact-missie op 4 juli van dit jaar in komeet 9P / Tempel 1 ploegde, hadden de gigantische telescopen op Mauna Kea een uniek zicht op de enorme wolk van stof, gas en ijs die tijdens de botsing werd uitgestoten.
Een reeks gecoördineerde waarnemingen, gemaakt onder ideale omstandigheden door 's werelds grootste verzameling grote telescopen, leverde verrassende nieuwe inzichten op in de voorouders en levenscycli van kometen. Met name materialen onder de stoffige huid van de komeet vertonen opvallende overeenkomsten tussen twee families van kometen waar geen relatie werd vermoed.
De waarnemingen stelden wetenschappers ook in staat om de massa materiaal te bepalen die door de botsing was uitgestoten, die naar schatting 25 volledig beladen trekkers met oplegger bedraagt.
De bevindingen zijn gebaseerd op de samenstelling van rotsachtig stof gedetecteerd door zowel de Subaru en Gemini 8-meter telescopen en ethaan, water en koolstofgebaseerde organische verbindingen onthuld door de 10 meter lange W.M. Keck Observatorium. De resultaten van deze Mauna Kea-waarnemingen zijn vandaag beschikbaar gemaakt in een speciaal segment in het tijdschrift Science, met de resultaten van het Deep Impact-experiment.
Komeet Tempel 1 werd geselecteerd voor het Deep Impact-experiment omdat het om de zon draait in een stabiele baan waardoor het oppervlak zachtjes kan worden gebakken met zonnestraling. Als gevolg hiervan heeft de komeet een oude verweerde, beschermende stoflaag die het ijzige materiaal eronder bedekt, net zoals een sneeuwbank vuil ophoopt op zijn oppervlak terwijl het smelt in het lentezonlicht. De Deep Impact-missie is ontworpen om diep onder deze korstige buitenkant te graven om meer te weten te komen over de ware aard van de stof- en ijscomponenten van de komeet. "Deze komeet had absoluut iets te verbergen onder zijn fineer van rots en ijs en we waren klaar met 's werelds grootste telescopen om erachter te komen wat het was," zei Chick Woodward van de Universiteit van Minneapolis en onderdeel van het Gemini-observatieteam.
De gecombineerde waarnemingen tonen een complexe mix van silicaten, water en organische verbindingen onder het oppervlak van de komeet. Deze materialen zijn vergelijkbaar met wat wordt gezien in een andere klasse van kometen waarvan wordt gedacht dat ze zich bevinden in een verre zwerm ongerepte lichamen, de Oort Cloud. Oort Cloud-kometen zijn goed bewaarde fossielen in de bevroren buitenwijken van het zonnestelsel die in de miljarden jaren sinds hun vorming weinig zijn veranderd. Wanneer ze af en toe door zwaartekracht naar de zon worden geduwd, warmen ze op en geven een overvloedige hoeveelheid gas en stof af tijdens een eenmalig bezoek aan het innerlijke zonnestelsel.
Terugkerende kometen zoals Tempel 1 (bekend als periodieke kometen) zouden zich hebben gevormd in een koudere kwekerij die duidelijk verschilt van de geboorteplaatsen van hun neven en nichten, de Oort Cloud-kometen. Het bewijs voor twee verschillende 'stambomen' ligt in hun sterk verschillende banen en schijnbare samenstelling. "Nu zien we dat het verschil misschien echt oppervlakkig is: alleen huid diep." zei Woodward. “Onder de oppervlakte zijn deze kometen misschien toch niet zo verschillend.
Deze overeenkomst geeft aan dat beide soorten kometen mogelijk een geboorteplaats hebben gedeeld in een gebied van het vormende zonnestelsel waar de temperaturen warm genoeg waren om de waargenomen materialen te produceren. "Het is nu waarschijnlijk dat deze lichamen gevormd zijn tussen de banen van Jupiter en Neptunus in een gemeenschappelijke kwekerij", zegt Seiji Sugita van de Universiteit van Tokyo en teamlid van Subaru.
"Een andere vraag die de Mauna Kea-telescopen konden beantwoorden, was de hoeveelheid massa die werd uitgestoten toen de komeet werd geraakt door het stuk koper ter grootte van een vleugel van het Deep Impact-ruimtevaartuig," merkte Sugita op. Op het moment van inslag reisde het ruimtevaartuig met ongeveer 23.000 mijl per uur of bijna 37.000 kilometer per uur.
Omdat het ruimtevaartuig niet in staat was om de grootte van de krater te bestuderen die werd gecreëerd nadat deze was gevormd, leverden de Mauna Kea-waarnemingen met hoge resolutie de nodige gegevens op om een goede schatting te krijgen van de massa-uitstoot, die ongeveer 1000 ton bedroeg. 'Om deze hoeveelheid materiaal vrij te maken, moet de komeet een vrij zachte consistentie hebben', zei Sugita.
"De spetters van NASA's impactsonde maakten deze materialen vrij en we waren op de juiste plaats om ze vast te leggen met de grootste telescopen op aarde", aldus W.M. Keck Regisseur Fred Chaffee. "De nauwe samenwerking tussen Keck, Gemini en Subaru zorgde ervoor dat de beste wetenschap werd gedaan door de beste telescopen ter wereld, wat aantoont dat het geheel vaak groter is dan de som der delen."
Alle drie de grootste telescopen van Mauna Kea observeerden de komeet in het infrarode deel van het spectrum, licht dat kan worden omschreven als 'roder dan rood'. Het Deep Impact-ruimtevaartuig was niet ontworpen om de komeet in het midden-infrarood (of thermisch infrarood) deel van het spectrum te observeren, wat Subaru en Gemini konden doen. De Keck-waarnemingen gebruikten een nabij-infrarood spectrograaf met hoge resolutie. Dergelijke grote instrumenten zouden onmogelijk op het Deep Impact-ruimtevaartuig passen.
"Deze waarnemingen geven ons de beste glimp van wat er zich onder de stoffige huid van een komeet bevindt", zei David Harker, die het Gemini-team leidde. "Binnen een uur na de inslag veranderde de gloed van de komeet en konden we een hele reeks fijne stoffige silicaten detecteren die door een aanhoudende gasgeiser van onder de beschermende korst van de komeet werden voortgedreven. Deze omvatten een grote hoeveelheid olivijn, qua samenstelling vergelijkbaar met wat je zou vinden op de stranden onder Mauna Kea. Deze ongelooflijke gegevens waren echt een geschenk van Mauna Kea! ”
Instrumenten die deze observaties maakten, waren:
* MICHELLE (Mid-Infrared Echelle Spectrograph / Imager) op de 8 meter lange Fredrick C. Gillett (Gemini North) Telescoop
* NIRSPEC (Near-Infrared Spectrograph) op de 10 meter op de Keck II 10 meter telescoop
* COMICS (COoled Mid-Infrared Camera and Spectrograph) op de 8 meter lange Subaru-telescoop
Oorspronkelijke bron: NAOJ-persbericht
Wat is de grootste telescoop?
