Den mest fjerne planetariske efterforskning i historien krævede en betydelig mængde omhyggelig planlægning og forberedelse samt lidt held.
”Vi begyndte at få panik, da vi kom ind i 2013, især i slutningen af 2013, ” siger Hal Weaver, projektforsker på New Horizons-missionen til Pluto og videre. ”Vi var klar over, 'Åh, herregud, vi har endnu ikke opdaget det næste mål for New Horizons.'”
I juni 2014 kom Hubble-rumteleskopet til redning og opdagede en lille pinprick af lys, der langsomt bevægede sig over himlen i det område, som New Horizons-rumfartøjet ledede. Missionen, med det primære mål at udforske og karakterisere Pluto, præsenterede en unik mulighed for at opsøge et andet planetarisk objekt i det fjerne “tredje område” af solsystemet, Kuiper Belt. Lanceret tilbage i januar 2006, gjorde New Horizons ikke sin nærmeste tilgang til Pluto før mere end ni år senere i juli 2015. Hvis holdet ikke kunne finde et nyt mål for rumfartøjet, ville det sandsynligvis gå flere årtier, før et andet rumfartøj kunne være godkendt, bygget og fløjet til det ydre rækkevidde af solsystemet.
”Det vil tage så lang tid, før en anden mission er derude, vi føler noget ansvar for at sikre, at vi kiggede under enhver klippe, ” siger Weaver.
Nu er målobjektet, der er kendt ved sin betegnelse fra Minor Planet Center, 2014 MU69, blevet afsløret for første gang. Det fjerne planetlegeme er en dobbelt-lobet kontakt binær, hvilket betyder, at det tidligere var to objekter, der dannede sig separat og derefter meget forsigtigt kolliderede med hinanden og smeltede sammen. Den større flamme er ca. tre gange større end den mindre, og 2014 MU69 har en rødlig farvetone, der antages at være resultatet af stråling i det ydre solsystem. Fra de tidlige billeder mener teamet, at genstanden kan være dækket af funktioner som bakker, rygter og plateauer. 2014 MU69 roterer en gang cirka hver 15. time, og det ser ud til at indeholde eksotiske is såsom nitrogen eller metan, noget som forskere vil se ud til at bekræfte, efterhånden som flere data om sammensætningen af 2014 MU69 når jorden.
Det første farvebillede af Ultima Thule, taget i en afstand af 137.000 miles (137.000 kilometer) ved 4:08 Universal Time den 1. januar 2019, fremhæver sin rødlige overflade. Til venstre er et forbedret farvebillede taget af multispektralt synligt billedkamera (MVIC), produceret ved at kombinere de nær infrarøde, røde og blå kanaler. Det midterste billede, der er taget af Long-Range Reconnaissance Imager (LORRI), har en højere rumlig opløsning end MVIC med cirka en faktor fem. Til højre er farven lagt på LORRI-billedet for at vise farvenes ensartethed i Ultima- og Thule-loberne. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute) Alan Stern, hovedundersøger for New Horizons-missionen og Smithsonian Ingenuity Award-vinder, sagde på en pressekonference på Johns Hopkins Universitets Applied Physics Laboratory, at mødet med 2014 MU69 var "en teknisk succes ud over alt, hvad der nogensinde er forsøgt før i rumfart."
”Det er kun virkelig størrelsen på noget som Washington, DC, ” siger Stern fra 2014 MU69, som er omkring 21 mil på sin længste side. ”Og det er omtrent så reflekterende som snavs i haven og det er belyst af en sol, der er 1.900 gange svagere, end den er udenfor på en solrig dag her på Jorden. Så vi jagtede dybest set i mørket med 32.000 miles i timen. ”
2014 MU69 har fået tilnavnet Ultima Thule af teamet New Horizons, en latin-sætning, der bruges af romerne til at beskrive uudforskede regioner mod nord og mere generelt en region, der ligger uden for den kendte verden. Udtrykket blev brugt af Virgil i digtet Georgics, og udtrykket "Thule" har en lang litterær historie, der optræder i værker som James Thompsons digt fra 1730 "Efterår", som er citeret i det første kapitel i Charlotte Bronts roman Jane Eyre . Versioner af ”Ultima Thule” vises også i digtet ”Drømmeland” af Edgar Allan Poe og i værkerne af Vladimir Nabokov.
Imidlertid har udtrykket og kaldenavnet for 2014 MU69 fremsat kritik, fordi "Ultima Thule" også var en mytisk region i den tidlige nazistiske verden, brugt af det tyske okkultistiske Thule Society til at beskrive et mistet land, der var fødestedet for den "ariske race." “Ultima Thule” er et uofficielt kaldenavn for 2014 MU69, og nu, hvor objektet er blevet udforsket og karakteriseret, kan Den Internationale Astronomiske Union begynde processen med at give objektet et officielt navn.
”Udtrykket Ultima Thule, som er meget gammelt, mange århundreder gammelt, muligvis over 1.000 år gammelt, er et vidunderligt meme til efterforskning, og det er derfor, vi valgte det, ” sagde Stern på pressekonferencen, da han blev spurgt om kaldenavnet. ”Og jeg vil sige, at bare fordi nogle dårlige fyre en gang kunne lide det udtryk, vil vi ikke lade dem kapre det.”
Mens Pluto flyby afslørede en bemærkelsesværdig verden af aktiv geologi med flydende gletsjere af eksotiske is som kulilte og metan og ruvende bjerge af vandis, forventes 2014 MU69 at give et vindue ind i selve solsystemets historie og udvikling. . 2014 MU69 er det, der er kendt som et klassisk Kuiper Belt-objekt, som er iskolde og stenede kroppe ud over Neptuns bane, som har relativt cirkulære bane, hvilket betyder, at de i modsætning til Pluto aldrig krydser Neptuns bane. I denne store afstand, mellem ca. 40 og 50 astronomiske enheder, eller ca. 3, 5 til 4, 5 milliarder miles fra solen, udgør klassiske Kuiper Belt-objekter en utrolig primitiv befolkning, næsten uændret siden solsystemets morgen.
"På grund af [2014 MU69's] nuværende bane, tror vi, det har været i denne position i 4, 6 milliarder år, i hvilket tilfælde det er blevet holdt i en dyb fryse siden tidspunktet for dens dannelse, " siger Weaver.
Det faktum, at objektet er en binær kontakt giver forskere mulighed for yderligere at studere, hvordan materiale samles til objekter som 2014 MU69 og fortsætter med at vokse og danne fuld planeter. ”Det er faktisk glædeligt at se disse næsten perfekt dannede kontaktbinarier i deres oprindelige levesteder, ” siger Jeff Moore, geologi- og geofysikhold for New Horizons. ”Folk har længe spekuleret i processerne… [om] hvordan de oprindelige oprindelige klumper mødes for at danne det, der kaldes planetesimaler, hvilket er de ting, der igen går videre til planeterne. Men at se de ting, der stemmer overens med de forklaringer, vi har, og de teorier, vi har haft for, hvordan disse ting formes, er meget glædeligt. ”
En illustration af dannelsesprocessen for et binært kontaktobjekt. (NASA / JHUAPL / SwRI / James Tuttle Keane) Mere end 4 milliarder miles fra solen, 2014 MU69 tjener som noget af en rest af det originale materiale, solsystemet dannede ud fra. Stern kaldte 2014 MU69, "sandsynligvis den bedste tidskapsel, vi nogensinde har haft til at forstå vores solsystem."
Det blev først kendt i 1990'erne, at regionen uden for Neptune ikke er tom, men snarere fuld af hundreder af tusinder af objekter i et særskilt område i solsystemet, der nu kaldes Kuiper Belt, opkaldt efter den hollandske-amerikanske astronom Gerard Kuiper, der forudsagde regionens eksistens årtier tidligere. Opdagelsen af Eris i 2003, en dværgplanet i Kuiper Belt i samme størrelse som Pluto, afslørede yderligere betydningen af denne tredje region og dens indflydelse på dannelsen og udviklingen af alt, der kredser rundt om solen.
Selvom det kan være let at tænke på planeterne i solsystemet, der dannes i de bane, de er i i dag, ved astronomer nu, at dette ikke var tilfældet. De gigantiske planeter vandrede indad og tilbage udad, da solsystemet var ved at tage form, hvilket påvirkede banernes alt andet og endda sprøjte nogle genstande helt ud af solsystemet.
"I løbet af de første titusinder af år af solsystemets historie får Jupiter og Saturn ind i denne underlige dans, der forårsagede en masse kaos i kredsløb i alle de gigantiske planeter, " siger Weaver. ”Jupiter er måske kommet næsten så tæt som Mars 'bane og derefter gik ud igen. Vi tror, at Neptune og Uranus faktisk vippede steder. ... Og det omrørte potten i solsystemet og endelig sluttede med det, vi har i dag. ”
Mens potten omrørte, tror astronomer, at nogle objekter i Kuiper Belt som 2014 MU69 blev kastet indad på elliptiske bane, der passerer tæt på solen, før de flyver tilbage til fjerne riger. I dag kalder vi disse objekter kometer, og når man kommer tæt på solen, opvarmes isene nær overfladen og sublimerer til gas og danner et “koma” eller en kugle af gas, der omgiver kometens stenede kerne, kaldet kernen.
”Når som helst vi ser kometer, er vi nødt til at huske, at de er efter toastier, ” siger Moore. ”De er blevet stegt og knitret og knasket af solen, og de er dårligt beskadigede eksempler på tidligere Kuiper Belt-objekter. Og så det at kunne gå ud og se et uberørt Kuiper Belt-objekt fortæller os nu, at kontaktpersoner virkelig formes, og måske når vi ser kometer, ser vi mindre versioner af meget dårligt beskadigede kontaktbinarier. ”
I øjeblikket er kun ca. en procent af de data, der er gemt i New Horizons, blevet modtaget af videnskabsteamet på jorden. Rumfartøjet vil overføre data til Jorden i de næste 20 måneder, hvilket afslører mere om 2014 MU69s topografi og sammensætning. I mellemtiden vil New Horizons fortsætte sin flyvning mod kanten af solsystemet på ca. 30.000 km / h - men dens efterforskningsdage er endnu ikke forbi.
”Rumfartøjet er i højeste sundhed, ” siger Stern og tilføjer, at New Horizons har nok strøm i sin radioisotop termoelektriske generator (RTG) til at fungere i 15 til 20 år mere. Farkosten kan fortsætte videnskabelige operationer til cirka 2, 5 gange sin nuværende afstand fra solen, og det har nok brændstof tilbage til at skyde sine thrustere til at skifte kurs mod et andet objekt. (Teamet New Horizons måtte foretage flere banekorrektioner, der fører op til flybyen med 2014 MU69.) Da det fortsætter med at flyve mod solsystemets kant, vil New Horizons holde øje med yderligere planetariske organer til at studere, enten ved observerer dem gennem dens teleskopkameraer eller, hvis vi er heldige, ved at flyve i nærheden af et andet objekt.
”Nøglen til videnskaben, som vi gør, er, om det studerer objekter eksternt med vores teleskoper, eller om denne videnskab i Kuiper Belt også vil omfatte endnu et flyby, ” siger Stern. ”Og jeg kan ikke give dig svaret i dag, fordi vi ikke ved det.”
På nuværende tidspunkt ser teamet frem til at modtage de resterende data om rumfartøjet for at lære mere om 2014 MU69, den mest fjerne og ældgamle verden nogensinde er udforsket.
