כיצד השתמשו אסטרונומים באסטרואידים בכדי למדוד כוכבים

אסטרונומים השתמשו בשיטה ייחודית ומערך טלסקופ יוצא דופן כדי לחשוף את קוטר הכוכבים הרחוקים.

מבט מקרוב על אחד הטלסקופים במערך VERITAS.
NSF / VERITAS

מדהים כמה מידע אפשר לשדל מכמה פוטונים. במשך עשרות שנים האסטרונומים צפו באסטרואידים כשהם חוסמים את הכוכבים מאחוריהם. occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ occ? כעת, אסטרונומים משתמשים בתסתרות אסטרואידים כדי לחשוף את גודל הכוכבים עצמם.

אסטרונומים השתמשו במערכת מערך הדמיה קרינה מאוד אנרגטית (VERITAS), הממוקמת במצפה הכוכבים פרד לורנס באריזונה, כדי לעשות זאת, מפרסמת את התוצאות באסטרונומיה של הטבע . VERITAS היא קבוצה של ארבעה טלסקופים בגובה 12 מטר, שכל אחד מהם מורכב מ -350 מקטעי מראה משושים. הם מתוכננים לחפש אחר ההבזקים הכחולים הקלושים של קרינת צ'רנקוב, המיוצרים כאשר חלקיקים טעונים אנרגטיים מתרסקים באטמוספירה של כדור הארץ. אולם ויסטן בנבוב (המרכז לאסטרופיזיקה, הרווארד וסמית'סוניאן) ועמיתיו הפנו את הטלסקופים לעבר צללי אסטרואידים.

ראשית, האסטרואיד 1165 אימפרינטה עבר מול כוכב המכונה TYC 5517-227-1. בתצפית הוכחת עקרון זו, השתמשו האסטרונומים ב- VERITAS בכדי להצמיד 300 תמונות בשנייה, והדביקו את הכוכב פי 11 מרוחב השמש. ואז כמה חודשים לאחר מכן, 201 פנלופה עברה מול כוכב אחר, TYC 278-748-1. הפעם תפסה VERITAS 2, 500 תמונות בכל שנייה כשהצל עבר על פני כדור הארץ, מה שמאפשר לו למדוד כוכב קטן עוד יותר רק כפול מקוטר השמש.

ארבעת הטלסקופים במערך VERITAS.
NSF / VERITAS

למרות שהמראות של מערך VERITAS גסות בסטנדרטים אסטרונומיים, זו הייתה רזולוציית הזמן המדהימה של הטלסקופים שאפשרה למדוד את קוטר הכוכבים. "הטלסקופים של VERITAS גדולים מאוד וזה חשוב מאוד לביצוע מדידות מדויקות עם תדרי דגימה מהירים מאוד", אומר טרק חסן (DESY, גרמניה). גלאים גדולים כמו טלסקופ VERITAS גם אינם רואים רעש צמצום רב, ה"מצמוץ "שנגרם כתוצאה מתנועות סוערות באטמוספירה של כדור הארץ.

תפיסתו של אמן את התסתרותו של כוכב על ידי אסטרואיד.
DESY / Lucid Berlin

כדי למדוד את גודלו של כוכב נסתר, האסטרונומים צריכים תחילה לתפוס את "השוליים" העדינים של דפוס ההפרדה לאורך שולי הצל שהוא מטיל. השוליים הללו הם המקום בו גלי האור מתמזגים כדי להגביר או לבטל את האות לסירוגין. (למעשה, לכל צל יש שוליים של דיפרקציה בקצוותיו, אך לגבי האובייקטים שאנו מתקשרים איתם ביום יום באורכי גל גלויים, השוליים הללו אינם מורגשים.)

כאשר אסטרואיד עובר מול כוכב, האסטרואיד עצמו אינו נראה, אך צופה יראה את הכוכב שהוא חוסם קורץ לו בקצרה. בזכות שוליים עקיצות לאורך שולי צל האסטרואיד, בהירות הכוכב תשתנה באופן צפוי ממש לפני ואחרי הגלישה של הצל על פני כדור הארץ. על ידי השוואת השוליים סביב כוכב נסתר לאלה שמקורם נקודה אמיתית, האסטרונומים מסיקים את קוטר הכוכב.

האסטרואידים והכוכבים /

האסטרואיד אימפרינטה באורך 60 ק"מ עבר מול הכוכב הראשון, הענק TYC 5517-227-1 באורך 10.2 בעוצמה במכתש הכוכבים, הגביע, ב- 22 בפברואר 2018. תצפיות העלו כי לכוכב יש גודל נראה לעין של 0.125 מיליארקס שניות. (לעיון, זה יותר מפי אלף יותר טוב ממה שמסוגל טלסקופ החלל האבל לפתור.) בהתחשב במרחק הכוכב של 2, 674 שנות אור, גודלו הזוויתי הזעיר שווה לקו היקף פי 11 מזה של השמש. זה הכוכב הכי רחוק עד היום עם מדידה מדויקת של גודל הזווית שלו.

גרפים של אירוע האימפרינטה משנת 1165 בעוצמה מול זמן, ומראים נתונים שנאספו במהלך הכניסה (משמאל) ומצוקה (מימין).
Benbow et al

הזדמנות שנייה לקבוצה הגיעה ב- 22 במאי 2018, כאשר אסטרואיד פנלופה באורך 88 ק"מ טאטא מול הכוכב TYC 278-748-1 בגודל 9.9 בעוצמה של הכוכב מזל בתולה. מדידות התעסוקה גילו כי הכוכב, במרחק 700 שנות אור משם, היה בקוטר קצת יותר מפי שניים משמש.

תפוסות תפיסה

לא קל לחוות או להתבונן בתולדות. הניסיון הראשון להתבונן בתולעת האסטרואידים היה ב- 19 בפברואר 1958, כאשר חזו ג'ונו 3 לעבור לפני כוכב. עם זאת, תצפיות על אירוע זה התבררו לאחר מכן כחיוביות שגויות. התפיסה המוצלחת הראשונה של התרחשות אסטרואידים מהממת הייתה על ידי האסטרואיד 2 פאלאס ב -2 באוקטובר 1961. רק קומץ אירועים כאלה נצפו עד שנות השמונים. כיום האתר של סטיב פרסטון מציג עשרות אירועים כאלה המתרחשים ברחבי העולם מדי חודש.

"טכניקת הנסתר עצמה אינה ממש חדשה", מציין חסן. "מה חדש הוא שעכשיו יש לנו ידע טוב יותר על מיקומם ומהירותם של חפצים רבים במערכת השמש כל כך רחוקים ... ובזכות גאיה ומשימות אחרות יש לנו ידע חסר תקדים על מיקומם המדויק של הכוכבים בשמיים."

אסטרונומים השתמשו גם בשיטת דיפרקציה במהלך התרחשויות ירח, אך היא עובדת רק בקטרים ​​מהממים עד כמיליון שניות. רק 17 כוכבים בעלי קוטר זוויתי שנפתר גדול יותר מזה, ומתוכם, רק אנטארס שוכן לאורך נתיבו של הירח. כיבושי אנטארס הם מהירים, כפי שהיינו עדים מהחצר האחורית שלנו בפלורידה בשנת 2009:

מכיוון שהאסטרואידים נמצאים הרבה יותר רחוקים מכדור הארץ מאשר הירח, אסטרונומים יכולים להשתמש בהם כדי למדוד כוכבים קטנים בהרבה, מסביר דניאל. "זו הסיבה שמדידות התרחשות של האסטרואידים שלנו הצליחו למדוד את הכוכבים בגודל הזוויתי הקטן ביותר שנמדדו עד כה."

אף על פי כן, השימוש בתולדות למדידת גדלי הכוכבים נותר עסק חינני בגלל אי ​​הוודאות במסלולי האסטרואידים, ואם המסלול החזוי ישתנה, מזל קשה, מכיוון שטלסקופים גדולים אינם ניידים במיוחד. לצל האסטרואיד אימפרינטה, למשל, היה סיכוי של 50% לעבור מעל מערך VERITAS, ולצלו של פנלופה היה סיכוי נמוך עוד יותר של 29%. עם זאת, לדעת החוקרים, כל טלסקופ המסוגל להתבונן בכוכב בסדר גודל עשיר יראה כחמישה תולדות בשנה.

ניתן ליישם שיטה זו גם באמצעות הדור הבא של המגה-טלסקופים: טלסקופ הענק מגלן, למשל, יכול היה להגיע לכוכבים חלשים בהרבה, וטלסקופ הסקר הסינופטי הגדול תפס תמונות מהירות. שני הטלסקופים אמורים לראות אור ראשון בתחילת העשור הקרוב.