Welche Messungen haben gezeigt, dass 2014 MU69 rot ist? (Das nächste Ziel von New Horizons)

Der kürzlich erschienene NASA-Feature-Artikel New Horizons: Mögliche Wolken auf Pluto, nächstes Ziel ist rötlich

MU69 ist tatsächlich das kleinste KBO, dessen Farbe gemessen wurde – und Wissenschaftler haben diese Daten verwendet, um zu bestätigen, dass das Objekt Teil der sogenannten kalten klassischen Region des Kuipergürtels ist, von der angenommen wird, dass sie einige der ältesten und prähistorischsten Materialien enthält im Sonnensystem.

„Die rötliche Farbe sagt uns, um welche Art von Kuipergürtel-Objekt 2014 MU69 es sich handelt“, sagte Amanda Zangari, Postdoktorandin für New Horizons vom Southwest Research Institute. „Die Daten bestätigen, dass sich New Horizons am Neujahrstag 2019 mit einem der alten Bausteine ​​der Planeten befassen wird.“

Gizmodo erläutert die Bedeutung der roten Farbe:

In einer Rede vor der American Astronomical Society Division for Planetary Sciences (DPS) sprachen Missionswissenschaftler heute über den Pluto-Vorbeiflug, aber sie blickten auch voraus auf die Kuipergürtel-Begegnung. Jüngste Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops deuten darauf hin, dass MU69 rot – wenn nicht sogar noch röter – als Pluto ist. MU69 ist jetzt das kleinste KBO, dessen Farbe gemessen wurde, und es ist unser erster Eindruck davon, wie dieses mysteriöse Objekt tatsächlich aussieht.

Die rötliche Farbe von MU69, wie die ikonischen roten Flecken auf Pluto und seinem Mond Charon, deuten auf das Vorhandensein von Tholin hin, einer Klasse von Molekülen, die durch ultraviolette Bestrahlung einfacher organischer Verbindungen wie Methan und Ethan gebildet wird. Tholin bildet sich nicht natürlich auf der Erde, aber es ist reichlich vorhanden auf der Oberfläche von Eiskörpern im äußeren Sonnensystem. Mithilfe von Hubble haben Wissenschaftler bestätigt, dass MU69 Teil der „kalten klassischen“ Region des Kuipergürtels ist, die einige der ältesten Objekte im Sonnensystem enthält.

Wie wurde die „Rötung“ von 2014 MU69 erkannt? Der zweite Link erwähnt, dass es sich um Hubble-Daten handelt - sind es nur photometrische (Bilder durch verschiedene Filter) oder gibt es auch Spektroskopie?

Ich bin neugierig, wie rot ist es? Was genau sind die numerischen Daten, die als „Rötung“ interpretiert werden? Ist dies ausschließlich die angenommene optische Erscheinung oder gibt es auch überschüssiges Infrarot?

Außerdem war ich mir nicht sicher, ob 2014 MU69 als Komet oder Asteroid gilt. Alles, was ich bisher gelesen habe, nennt es nur ein Kuiper-Gürtel-Objekt (KBO). Also habe ich beide Tags verwendet.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oben: Grafik aus NASA-Blogs . Es sieht so aus, als wären sie alle rot! (Scherz).

Muss Photometrie in den optischen Bändern gewesen sein, da es zu schwach ist (M=26) für spektrale Beobachtungen mit dem HST. Ich habe mir die Daten von minorplanetcenter.net/data angesehen , aber dort ist nur aufgeführt, dass MU69 38 Beobachtungen hat, nicht welcher Typ sie sind.
@AtmosphericPrisonEscape es hört sich so an, als ob die Daten bei dem Treffen präsentiert wurden, vielleicht müssen wir auf Details warten, aber das klingt so, als müsste es wahr sein.
Möglich. Das DPS-Meeting findet erst diese Woche statt, Veröffentlichungen könnten also folgen. Ich hatte gehofft, dass das Zentrum des kleinen Planeten etwas haben könnte, aber sie führen bodengestützte Beobachtungen durch, also schätze ich, dass sie hauptsächlich Orbitalelemente bestimmen.
@AtmosphericPrisonEscape, also ist Hubble im Moment 6,5 Milliarden km von MU69 entfernt und New Horizons nur etwa 1,0 Milliarden km, aber ich habe das Gefühl, dass die Optik von New Horizons im Durchmesser viel mehr als 6,5-mal kleiner ist als Hubble, also denke ich nicht es kann noch zwei Jahre oder so viel bewirken.
Die Antwort von @zephyr ist falsch. Der falsche Satz von HST-Messungen (nur ein Filter) wird präsentiert, und es wird eine nicht praktikable Erklärung dafür gegeben, wie die Farbe eines Körpers unbekannter Größe mit einem einzigen Filter erhalten werden könnte. Ich habe auf einen Zwei-Filter-Satz von HST-Messungen von 2014 MU69 und einige andere Veröffentlichungen in den Kommentaren dort hingewiesen, aber es wurde keine Verbesserung oder Korrektur vorgenommen. Also habe ich eine Antwort mit dem wahrscheinlich richtigen Satz von Messungen und einer korrekten Methode hinzugefügt und akzeptiert, um eine Metrik für "Rötung" zu ermitteln, die den Gesetzen der Physik nicht widerspricht. Stackexchange ist das Streben nach guten Antworten.

Antworten (2)

Das war schwer zu beantworten, vor allem wegen der Schwierigkeit, Informationen aufzuspüren.

Die Beobachtungen von MU69

Die erweiterte Mission für New Horizons beinhaltete die Anpassung seiner Umlaufbahn, um einen nahen Vorbeiflug an einem Kuipergürtelobjekt (KBO) durchzuführen. Das Ärgerliche daran war, dass sie zuerst einen finden mussten! Bodengestützte Beobachtungen waren aufgrund der schwachen Größe potenzieller KBOs und des überfüllten Sternenfelds (da sie in Richtung des galaktischen Kerns blickten) erfolglos. Schließlich wurde HST eingesetzt und im Laufe von 194 Umlaufbahnen zwischen Juni und September 2014 die gesamte Region des potenziell erreichbaren Himmels von New Horizon bestimmt 130 m / s delta-v, wurde mit dem WFC3-Instrument und dem F350LP-Filter gescannt . Die Bildverarbeitung ergab 5 potenzielle Kandidaten. Dies alles ist in einem Papier des Leiters der KBO-Suche, John Spencer , dargelegt . Sie können sich alle während dieser Beobachtungen aufgenommenen Bilder anzeigen lassen (da sie öffentlich zugänglich sind), indem Sie sie aus Hubbles Legacy-Archiv herunterladen . Natürlich müssen Sie in den insgesamt 970 Bildern graben, um die tatsächlichen Bilder zu finden, die MU69 enthalten.

Nachdem die gesamte Region gescannt und eine Reihe von Kandidaten gefunden worden war, wurden Ende Oktober 2014 Nachbeobachtungen von jedem einzelnen Kandidaten durchgeführt, um Orbitalparameter und Beobachtungsmerkmale genau zu bestimmen, um einzugrenzen, welcher Kandidat erreichbar war und sich am wissenschaftlichsten präsentierte Vorteil. In diesem Fall hat dieselbe Beobachtergruppe von New Horizons die Bilder aufgenommen und erneut Hubbles WFC3 und den F350LP-Filter verwendet. Auch diese Bilder sind alle im Hubble's Legacy Archive zu finden. Ein Beispiel für ein einzelnes Bild aus diesem Durchlauf, das MU39 enthält (obwohl es Ihnen schwer fällt, es herauszupicken), ist hier zu sehen . Die meisten dieser Informationen können dem Hubble Legacy Archive entnommen werden und werden auch in diesem Dokument beschrieben .

Der Minor Planet Catalog (Requisiten an AtmosphericPrisonEscape für den Hinweis darauf) weist darauf hin, dass im Mai und Juli 2015 weitere Beobachtungen von MU69 mit dem HST gemacht wurden. Ich hatte ein bisschen Mühe, diese Bilder aufzuspüren, aber ich wusste, dass John Spencer der Anführer war In diesen Beobachtungen habe ich seinen HST-Vorschlag von 2015 nachgeschlagen, den Sie hier lesen können . Mit der richtigen Angebotsnummer fand ich im Mai und Juli den Satz von 15 Bildern, die von MU69 aufgenommen wurden . Wiederum wurde das WFC3-Instrument mit dem F350LP-Filter verwendet.

Die Farbe von MU69

Insgesamt haben wir 38 Bilder von MU69, die alle von John Spencer und seinem Team mit dem WFC3-Instrument des HST und dem F350LP-Filter (der bei 5845,871 Angström gipfelt) aufgenommen wurden. Der wichtige Punkt hier und der Grund, warum ich die Beobachtungen im vorherigen Abschnitt so ausführlich beschrieben habe, war die Bestimmung der genauen Art der Bilder, die von diesem KBO aufgenommen wurden, um festzustellen, welche wissenschaftlichen Daten zur Bestimmung der Farbe verwendet werden könnten.

Basierend auf allem, was ich zusammengestellt habe, scheint mir, dass die Aussage, dass MU69 "rot" ist, eine fundierte Vermutung ist. Jeder, der sich mit Teleskopen auskennt, wird Ihnen sagen, dass die Abbildung eines Objekts in einem einzigen Filter nicht ausreicht, um Aspekte wie Farbe zuverlässig zu messen. Sie benötigen mindestens zwei Filter, um dies zu bestimmen, da Sie verstehen müssen, wie sich die Helligkeit des Objekts mit der Wellenlänge ändert.

Es könnte jedoch möglich sein, die Farbe dieses Körpers anhand eines einzigen Filters zu erraten, indem viele Annahmen getroffen werden. Dies ist nur eine Vermutung, was sie getan haben, aber Sie können zuerst die scheinbare Größe dieses Objekts in Ihrem Filter messen und dann unter der Annahme von Dingen wie Größe, Albedo, Entfernung usw. ein Modell des Spektrums dieses Objekts erstellen Sie würden erwarten, dass es Ihr beobachtetes Bild reproduziert. Das erste Paper, das ich verlinkt habeDetails darüber, wie sie falsche KBOs in ihre Bilder eingefügt haben, um sicherzustellen, dass ihre KBO-Suchalgorithmen funktionierten, was darauf hindeutet, dass sie einige grundlegende Fähigkeiten hatten, KBO-Bilder in ihren Daten zu modellieren. Wenn Ihr Modell die Beobachtungen reproduzieren kann, können Sie dieses Modell als Grundlage dafür verwenden, wie Ihr KBO wahrscheinlich aussieht, und daraus können Sie sagen, dass es "rot" erscheint. Basierend auf Erfahrungen mit KBOs und insbesondere Pluto erwarten wir, dass sie rot sein könnten und dass die Rötung Tholin entspricht, einer häufigen, roten Chemikalie, die auf KBOs gefunden wird, daher ist die Tatsache, dass sie glauben, dass es gelesen wird, nicht überraschend.

OK! Stark recherchiert, das ist wirklich gutes Zeug. Aber es muss doch irgendwo eine Messung mit einem anderen Filter geben. Ich kann Ihrer Diskussion im letzten Absatz nicht genau folgen, aber ich glaube nicht, dass es wirklich möglich ist. Wenn es beispielsweise 2014 entdeckt wurde, war dies möglicherweise nicht beim F350LP-Filter der Fall. Es ist so weit von der Sonne entfernt und bewegt sich so langsam, dass es sinnvoll sein könnte, photometrische Messungen im Abstand von einigen Jahren zu kombinieren, nur um ein grobes Ergebnis zu erhalten.
Aber Sie können sehen, dass die Entdeckung von 2014 mit dem F350LP-Filter erfolgte. Ich habe alle Beobachtungen dieses KBO aufgespürt und festgestellt, dass sie alle von derselben New Horizons-Gruppe stammen und alle mit HST unter Verwendung des F350LP-Filters. Soweit ich feststellen kann, verwendete jede Beobachtung dieses KBO einen einzigen Filter. Meine Diskussion im letzten Absatz besagt im Wesentlichen, dass sie das KBO modellieren und versuchen könnten, die Bilder zu reproduzieren, die sie erhalten haben, und dann dieses Modell verwendet haben, um die "Rötung" zu bestimmen.
kurze Anmerkung - dieser Filter hat eine FWHM von 5000 nm, die Meldung der Spitze auf ein Tausendstel von einem Angström ist wahrscheinlich übertrieben.
Was gibt es zu modellieren? Sie haben einen Punkt mit einer bestimmten Intensität. Ohne eine Möglichkeit, die Größe abzuschätzen, gibt es überhaupt nichts zu modellieren. Lassen Sie uns weiter beobachten, bis weitere Informationen verfügbar sind. Nach dem Meeting wird früher oder später irgendwo etwas geschrieben.
@uhoh Ich habe den genauen Peak gemeldet, der für den Filter aufgeführt ist, also denke ich nicht, dass es übertrieben ist, wenn das der tatsächliche Peak ist. Was die Modellierung betrifft, so gibt es eine Möglichkeit, die Größe abzuschätzen (und tatsächlich beträgt der geschätzte Durchmesser ~40 km). Es gibt mehr als genug Informationen, um ein grobes Modell dieses KBO zu erstellen. Wenn astronomische Bilder nur "Punkte mit einer bestimmten Intensität" wären, würden wir in der astronomischen Wissenschaft nie sehr weit kommen. Sie können viele Informationen aus Punkten herauskitzeln.
Ich glaube, dass der Durchmesser von ~40km von der Helligkeit herrührt!! Sie verwenden die Helligkeit, wählen eine generische Albedo (und wählen eine Farbe) und berechnen dann eine Schätzung für den Durchmesser. Damit eine Farbe abzuschätzen, wäre es nur kreisförmig. en.wikipedia.org/wiki/2014_MU69#Eigenschaften
@uhoh Aber der Durchmesser kann ermittelt werden, indem Sie ein PSF über Ihr Objekt legen und die Winkelgröße messen. Die Entfernung wird ermittelt, indem die genaue Position und die Orbitalparameter bekannt sind, und das ergibt in Kombination mit der Winkelgröße die physikalische Größe. Richtig, Sie müssen einen Standardwert für die Albedo (aber nicht die Farbe!) annehmen, um die PSF anzupassen, aber nichts davon beinhaltet die Auswahl einer Farbe oder anderweitige Annahmen über die Form des Spektrums. Tatsächlich bestätigt Ihr Wiki-Link, was ich gerade gesagt habe.
Nein, dafür ist sie viel zu klein. 40 km bei 6.500.000.000 km sind ungefähr 0,001 Bogensekunden, Sie würden eine Blende in der Größenordnung von 100 Metern benötigen, um etwas zu sehen.
Die Eigenfarbe eines Objekts ist seine wellenlängenabhängige Albedo . Wenn Sie einer Albedo keine Wellenlängenabhängigkeit zuweisen, definieren Sie implizit ihre Farbe als grau. Sehen Sie sich die Folien 5, 6 und 7 der Folien von Amanda M. Zangari in dieser Pressekonferenz an . Siehe auch diesen Artikel , der besagt, dass die HST-Farbmessungen im November (Jahr?) stattfanden, und listet die DPS-Abstract-Nummer unten auf
Siehe Abschnitt 2.2 hier: arxiv.org/pdf/1605.05376.pdf dies könnte der erwähnte "November" sein.
Werfen Sie hier einen Blick auf die Filter, die für 2014 MU69, 2016-07-03 13:48 bis 17:34 UT verwendet wurden. archive.stsci.edu/proposal_search.php?mission=hst&id=14092
@uhoh: Ich stimme Ihrer Schätzung zu, Sie können kein PSF einpassen, wenn selbst das PSF weniger als 1 Pixel breit ist. Siehe auch den vom EPSC2015-Meeting verlinkten Papier-Zephyr, dort gibt es eine Tabelle mit zwei verschiedenen semi-willkürlichen Albedo-Werten, die zwei unterschiedliche Größenschätzungen ergeben.

Während die Antwort von @zephyr umfangreich ist, können ungelöste Bilder eines sehr weit entfernten Kuipergürtelobjekts entfernten Körpers über einen kurzen Bogen seiner Umlaufbahn durch einen einzelnen Filter nicht zur Berechnung einer Farbe verwendet werden. Außerdem gibt es entgegen der Behauptung in dieser Antwort tatsächlich eine Reihe von Messungen, die zwischen sichtbaren und infraroten Filtern wechseln!

Der Sci-News-Artikel Scientists Certain Color of Kuiper Belt Objects JR1 and MU69 beschreibt die Farbmessung und zeigt das Bild von 2014 MU69.

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oben: „Hubble-Bilder von 2014 MU69, aufgenommen am 24. Juni 2014. Die Bilder wurden in 10-Minuten-Intervallen aufgenommen. Die Positionen von 2014 MU69 in den Bildern werden durch die grünen Kreise angezeigt. Bildnachweis: NASA / ESA / SwRI / JHU / APL / New Horizons KBO-Suchteam." Von hier .

Eine Pressekonferenz vom 18. Oktober 2016 enthält Folien von Amanda M. Zangari, Postdoctoral Researcher, Southwest Research Institute, mit dem Titel „2014 MU69 Is a Red Cold Classical KBO“.

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oben: Folien 4, 5, 6 von (Amanda M. Zangari), hier gezeigte Pressekonferenz vom 18. Oktober 2016 .

Porteret al. Abschnitt 2.2 von 2016 erwähnt das Beobachtungsprogramm Nr. 14092 des Weltraumteleskops Hubble (S. Benecchi PI), das 2014 MU69 umfasst. In einem Teil der Zusammenfassung des Vorschlags heißt es:

Glücklicherweise wird die Raumsonde New Horizons (NH) nach ihrer Begegnung mit dem Pluto-System durch diesen Teil des Kuipergürtels fliegen und die Möglichkeit bieten, bis zu 10 Objekte aus großer Entfernung zu beobachten. Leider werden die NH-Beobachtungen panchromatisch sein. Wir schlagen vor, Farben zu erhalten und nach binären Begleitern von 8 dieser Objekte und dem NH-Begegnungsobjekt Kuipergürtel (KBO; 2 wurden mit HST in früheren Zyklen beobachtet) zu suchen, damit wir das Raumschiff mit einem einzigen Filter und höherer Auflösung verbinden können Daten von entfernten Zielen zu den in der Literatur verfügbaren Farb- und Binärdaten.

Die dortigen Daten listen eine Reihe von HST WFC3-Messungen einer Vielzahl von KBO-Objekten von potenziellem Interesse als nächstes Ziel für [New Horizons][] auf, einschließlich 20 Messungen, die die Bewegung von 2014 MU69 2016-07-03zwischen 13:48und verfolgen 19:10. Die Messungen wechseln zwischen 348 Sekunden mit Filter F606W und 373 Sekunden mit Filter F814W, jeweils mit der Blende UVIS2.

Die tabellierten Systemdurchsätze für die Blenden/Filter-Kombinationen sind unten aufgetragen. Offensichtlich werden zwei Farbmessungen durchgeführt und die "Rötung" wird basierend auf der Grün-Rot-gegen-NIR-Helligkeit festgestellt. In der letzten oben gezeigten Folie (Nr. 6 der Pressemitteilungsfolien ) wird eine „Rötungsskala“ entwickelt, wobei 2014 MU69 ungefähr auf halbem Weg zwischen Pluto und Mars liegt!

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oben: Diagramm der HST- Systemdurchsätze f606w.UVIS2.tab (grün, durchgehend) und f814w.UVIS2.tab (rot, gestrichelt).

Welche Messungen haben gezeigt, dass 2014 MU69 rot ist? (Das nächste Ziel von New Horizons)
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