New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Όμιλος Φίλων Αστρονομίας, 9 Δεκεμβρίου 2017 Εισηγητής: Ανδρέας Βοσινάκης

Transcript

1 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Όμιλος Φίλων Αστρονομίας, 9 Δεκεμβρίου 2017 Εισηγητής: Ανδρέας Βοσινάκης 1781 Ο σερ Ουίλιαμ Χέρσελ, Βρετανός αστρονόμος και μουσικός, γερμανικής καταγωγής, ανακάλυψε τον Ουρανό Ανακαλύφθηκε θεωρητικά o Ποσειδώνας, πριν παρατηρηθεί με τηλεσκόπιο, λόγω των βαρυτικών του επιδράσεων που ασκούσε στον Ουρανό. Ο Γάλλος μαθηματικός αστρονόμος Ουρμπέν Λεβεριέ (Urbain Leverrier, ) του αστεροσκοπείου των Παρισίων, υπολόγισε θεωρητικά και υπέδειξε την ακριβή θέση στην οποία έπρεπε να βρίσκεται ένας άγνωστος πλανήτης, όπου και πράγματι βρέθηκε και καταγράφηκε στις 23 Σεπτεμβρίου του 1846 από τον Γερμανό αστρονόμο Γιόχαν Γκότφριντ Γκάλε (Johan Galle) του αστεροσκοπείου του Βερολίνου. Περαιτέρω παρατηρήσεις της τροχιά του Ουρανού υποδεικνύουν την ύπαρξη ακόμη ενός πλανήτη πέρα από τον Ποσειδώνα Ο Πέρσιβαλ Λόουελ διατυπώνει απόψεις στο βιβλίο του Ηλιακό Σύστημα Ο Λόουελ, ιδρυτής του αστεροσκοπείου Φλάγκσταφ στην Αριζόνα, ξεκινά την έρευνα με λανθασμένες εκτιμήσεις της μάζας του Ουρανού. Εκφράζει τις θεωρίες του για τα κανάλια στον Άρη. Μέχρι το 1909 ο Λόουελ και ο Ουίλιαμ Πίκερινγκ υπολογίζουν αρκετές θέσεις για τον υποθετικό πλανήτη Πρώτη φάση έρευνας. Υπολογισμός θέσεων με την βοήθεια «υπολογιστών» (δηλαδή γυναικών) και φωτογράφιση με το 24ιντσο Κλαρκ, το οποίο διέθετε μικρό οπτικό πεδίο. Αναβάθμιση με την και εγκατάσταση 5ιντσου τηλεσκοπίου Μπρασίερ Δεύτερη φάση, ο Πίκερινγκ εκδίδει υπολογισμούς, ο Λόουελ εντείνει τις έρευνες, αγοράζεται υπολογιστικό μηχάνημα και νέο τηλεσκόπιο 9 ιντσών, εκδίδει νέους υπολογισμούς το Φωτογραφίζει τον Πλούτωνα το 1915 χωρίς να τον εντοπίσει, ενώ φωτογραφίζεται άλλες 15 φορές με παλαιότερη το 1909 από άλλες έρευνες 1927 Τρίτη φάση. Εγκατάσταση 13ιντσου φωτογραφικού τηλεσκοπίου 1929 Προσλαμβάνεται ο Κλάιντ Τόμπω (Clyde William Tombaugh). Από αγροτική οικογένεια από το Κάνσας, ερασιτέχνης αστρονόμος. Φωτογραφίζει το ίδιο πεδίο όταν βρίσκεται σε αντίθεση με διαφορά ημερών. Κάνει μπλινκ, 1,5 εκατομμύριο αστέρια μέχρι το 1930, εντοπίζοντας αστεροειδείς. 18 Φεβρουαρίου O Κλάιντ Τόμπω εντοπίζει τον Πλούτωνα. 13 Μαρτίου 1930 Ανακοινώνεται η ανακάλυψη του Πλούτωνα, στην επέτειο ανακάλυψης του Ουρανού από τον Ουίλιαμ Χέρσελ το 1781, και στα γενέθλια του Πέρσιβαλ Λόουελ. Το αστεροσκοπείο λαμβάνει πάνω από 1000 προτάσεις για το όνομα του νέου πλανήτη, όπως Άτλας, Μινέρβα και Cronus Zeus, Percival, Constance. Η 11χρονη Venetia Burney από την Αγγλία προτείνει το όνομα Πλούτωνας. Ανιψιά του Henry George Madan, που πρότεινε τα ονόματα των δορυφόρων του Άρη, Φόβος και Δείμος το Μαρτίου βαφτίζεται ο Πλούτωνας και ανακοινώνεται την Πρωτομαγιά του Το σύμβολο του Πλούτωνα PL, αναφέρεται στον Πέρσιβαλ Λόουελ. Ο Πίκερινγκ ισχυριζόταν ότι σήμαινε Πίκερινγκ-Λόουελ. 1 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017

2 O Ντίσνεϋ ονομάζει τον σκύλο Πλούτο, ονομάζεται το χημικό στοιχείο πλουτώνιο (κατά το ουράνιο και ποσειδώνιο) Υπολογίζεται η τροχιά του και βρίσκεται ελλειπτική με περίοδο 248 ετών και κλίση 17 μοιρών ως προς την εκλειπτική. Η τροχιά του είναι τόσο ελλειπτική που τον φέρνει πλησιέστερα στον Ήλιο από ότι ο Ποσειδώνας, για περίπου 20 χρόνια. Όμως δεν υπάρχει περίπτωση να συγκρουστούν μιας και οι περίοδοι των τροχιών τους βρίσκονται σε συγχρονισμό (τροχιακή απήχηση) με αναλογία 2:3. (2 τροχιές ο Πλούτωνας γύρω από τον Ήλιο, 3 ο Ποσειδώνας). Κάτι που υποδηλώνει ότι ο Πλούτωνας δεν θα μπορούσε να είναι δορυφόρος του Ποσειδώνα όπως πιστευόταν παλαιότερα. Αν και επιφυλακτικοί οι αστρονόμοι δέχονται τον Πλούτωνα ως τον ένατο πλανήτη, λόγω της ακρίβειας των υπολογισμών του Λόουελ. Άλλοι αστρονόμοι δεν αποδέχονται τον Πλούτωνα λόγω του μικρού μεγέθους του και επειδή δεν διακρίνεται πλανητικός δίσκος. Δεν διαθέτει την μάζα που υπολόγιζε ο Λόουελ ώστε να επιδρά τόσο πολύ στις τροχιές Ποσειδώνα και Ουρανού, «καθαρά από τύχη» η ανακάλυψη ισχυρίζονται Οι αστρονόμοι υποθέτουν ότι ο Πλούτωνας δεν είναι μοναδικός. Το 1943 ο Kenneth Edgeworth υποθέτει ότι στην περιοχή πέρα από τον Ποσειδώνα, τα υλικά στο πρώιμο ηλιακό σύστημα ήταν πολύ αραιά και σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους, έτσι ώστε να μην μπορούν να σχηματίσουν πλανήτη αλλά πάρα πολλά μικρά σώματα που σχηματίζουν έναν δίσκο από τον οποίο μερικά παγωμένα σώματα ενίοτε φτάνουν και στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα σαν κομήτες. Το 1951 ο Gerard Kuiper ισχυρίστηκε ότι ένας τέτοιος δίσκος υπήρχε στο πρώιμο Ηλιακό σύστημα, όμως δεν υπάρχει πλέον, λόγω της βαρυτικής επιρροής του Πλούτωνα (τότε πίστευαν ότι ήταν πολύ μεγαλύτερος σε μέγεθος, σαν τη Γη) ο οποίος εκτίναξε τα μικρά σώματα είτε στο νέφος του Οόρτ, είτε έξω από το ηλιακό σύστημα Ανακαλύπτεται φασματοσκοπικά παγωμένο μεθάνιο στην επιφάνεια. Στην θερμοκρασία που επικρατεί στον Πλούτωνα ο πάγος μεθανίου πρέπει να εξαχνώνεται σε αέριο, δημιουργώντας έτσι μια υποτυπώδη ατμόσφαιρα. Ένα ακόμη παράδοξο για το Ηλιακό σύστημα μιας και τα περισσότερα σώματα (εκτός του Τιτάνα) έχουν πάγο νερού. Επίσης ο πάγος μεθανίου αυξάνει την λαμπρότητα του Πλούτωνα κάτι που σημαίνει ότι η μάζα του είναι πολύ πιο μικρή απ ότι πιστεύονταν (όχι μεγαλύτερη από το 1/100 της γης) 22 Ιουνίου 1978 Οι James Christy και Robert Harrington, προσπαθώντας να βελτιώσουν την τροχιά του Πλούτωνα ανακαλύπτουν τον Χάροντα, παρατηρώντας ένα εξόγκωμα το οποίο εμφάνιζε περιοδικότητα. Γίνεται έρευνα σε παλαιότερες εικόνες και επιβεβαίωση με νέες φωτογραφίες. Η κλίση του επιπέδου της τροχιάς του Χάροντα υποδηλώνει την κλίση του επιπέδου της τροχιάς του Πλούτωνα. Υπολογίζεται η μάζα του Πλούτωνα στο 0,2% (1/500) της γήινης. Σε συνδυασμό με τις μετρήσεις της μάζας του Ποσειδώνα από το Voyager, εξαλείφθηκε η ανάγκη για την ύπαρξη του Πλανήτη Χ. Ο υπολογισμός της θέσης του Πλούτωνα από τον Λόουελ και η ανακάλυψη του ήταν καθαρά θέμα τύχης. Ο Χάροντας βρίσκεται σε σύγχρονη τροχιά με τον Πλούτωνα, λόγω του βαρυτικού κλειδώματος Επιβεβαιώνεται τελικά η μάζα του Πλούτωνα μέσω τις αμοιβαίων αποκρύψεων Πλούτωνα Χάροντα αλλά μετριέται και η διάμετρος τους. Μέσω των αμοιβαίων αποκρύψεων τους διαχωρίζεται και το φάσμα του Χάροντα 1987 Ανακαλύπτεται πάγος νερού στον Χάροντα, ενώ το 2007 η πιθανή ύπαρξη κρυοπιδάκων. Δύο θεωρίες κυριαρχούν για το εσωτερικό του Χάροντα: Διαφοροποιημένο με πετρώδη πυρήνα και μανδύα πάγου, ή ομοιόμορφος παντού. Η πιθανή ύπαρξη όμως κρυοπιδάκων υποστηρίζει το πρώτο. Η παρουσία κρυσταλλικού πάγου νερού και πιθανώς πάγου αμμωνίας, ίσως να υποδεικνύει πως ένας μηχανισμός ανανέωσης ήταν ενεργός στην επιφάνεια του. Φασματοσκοπικές μελέτες δείχνουν ότι ο Χάροντας τελικά διαθέτει επιφάνεια κρυσταλλικού πάγου νερού και ένυδρης αμμωνίας, κάτι που υποδεικνύει ανανέωση μάλλον μέσω κρυοηφαιστείων και πιθανή ύπαρξη υπόγειου ωκεανού. Το βαρυτικό κλείδωμα όμως αποτρέπει την δημιουργία κρυοηφαιστείων, ενώ νέες μελέτες δείχνουν το αντίθετο. 2 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017

3 Στο παρελθόν ο Πλούτωνας και ο Χάροντας ήταν πλησιέστερα και οι παλιρροϊκές δυνάμεις ήταν μεγαλύτερες, με αποτέλεσμα την δημιουργία υπόγειου ωκεανού όπως πιθανόν να συμβαίνει στην Ευρώπη, στον Γανυμήδη και στον Εγκέλαδο. Επίσης η σύνθεση του Χάροντα σε μεγάλο ποσοστό από πάγο υποδηλώνει την δημιουργία του από σύγκρουση ενός αντικειμένου με τον Πλούτωνα και εκτόξευση υλικών από τον παγωμένο μανδύα του Ανακαλύπτεται ατμόσφαιρα στον Πλούτωνα μέσω αποκρύψεων. Το σπάσιμο της καμπύλης φωτεινότητας υποδηλώνει πυκνότερη ατμόσφαιρα (θερμότερη ή ένα στρώμα νεφών). Παρά ο γεγονός ότι ο Πλούτωνας ήταν στο περιήλιο του το 1989, η θερμοκρασία συνέχισε να ανεβαίνει. Πολύ πιθανή επίσης, η μετακίνηση της ατμόσφαιρας από τον Πλούτωνα στον Χάροντα ή η ύπαρξη ατμόσφαιρας στον Χάροντα που δημιουργείται από την διαφυγή αερίων από το εσωτερικό όπως στον Εγκέλαδο και στην Ευρώπη Ανακαλύπτεται φασματοσκοπικά πάγος αζώτου και μονοξειδίου του άνθρακα στον Πλούτωνα και επιβεβαιώνεται η ύπαρξη στερεού μεθανίου. Το παγωμένο άζωτο είναι 50 φορές περισσότερο από τους άλλους πάγους κάτι που υποδηλώνει ατμόσφαιρα αζώτου με το μονοξείδιο του άνθρακα να ακολουθεί σε ποσότητα. Όλα είναι συστατικά των μεσοαστρικών νεφών. Η σύσταση της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα και του Τρίτωνα είναι ίδια: πρόκειται για «ξαδελφάκια»;;; Λόγω της μεγάλης κλίσης του άξονα περιστροφής, οι εποχιακές διακυμάνσεις είναι αρκετά μεγάλες. Οι πάγοι εξαχνώνονται και εναποτίθενται σε σκοτεινότερες περιοχές σαν πάχνη, ενώ τα ατμοσφαιρικά αέρια παγώνουν στην επιφάνεια προκαλώντας μια διαρκή και αργή ανταλλαγή υλικών μεταξύ ατμόσφαιρας και επιφάνειας, ανανεώνοντας την επιφάνεια με φρέσκο πάγο. Οι συνολικές παρατηρήσεις των αποκρύψεων φανερώνουν μια μεταβολή στην κατώτερη ατμόσφαιρα του Πλούτωνα, όπου το 1988 εμφανίζεται πυκνότερη και σταδιακά (σε λίγο χρονικό διάστημα) καθαρίζει. Η γρήγορη επαναφορά στην αρχική κατάσταση φανερώνει και την γρήγορη φύση της διαδικασίας αύξησης της πυκνότητας, πιθανόν από εκτοξεύσεις υλικού από κρυοπίδακες όπως στον Τρίτωνα. Οι μελέτες των αποκρύψεων δείχνουν ότι το 2015 όταν θα περάσει το New Horizons, ο Πλούτωνας θα έχει ακόμη αρκετή ατμόσφαιρα για μελέτη Ανακαλύπτεται ο 1992QB1, το πρώτο αντικείμενο στην Ζώνη Kuiper (εκτός του Πλούτωνα). Μέχρι τώρα πάνω από 1000 σώματα έχουν ανακαλυφθεί, ενώ θεωρείται ότι μπορεί να ανακαλυφθούν αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες σώματα με διάμετρο άνω των 30 χιλιομέτρων. Μεγάλο ποσοστό διαθέτει δορυφόρους ή αποτελεί διπλό σύστημα όπως ο Πλούτωνας. Έτσι ο Πλούτωνας πλέον δεν είναι ο παρείσακτος του Ηλιακού Συστήματος αλλά ο πρώτος και λαμπρότερος ενός τεράστιου πληθυσμού σωμάτων πέρα από τον Ποσειδώνα με διάμετρο που κυμαίνεται από 100 έως πάνω από 1000 χιλιόμετρα. Έτσι αναδιαμορφώθηκε το Ηλιακό μας Σύστημα με την προσθήκη της τρίτης ζώνης, της Ζώνης Kuiper, όπου σώματα σαν τον Πλούτωνα βρίσκονται σε μεγάλο αριθμό, κάνοντας έτσι τους γνωστούς 8 πλανήτες να φαίνονται σαν παρείσακτοι. Η ποικιλομορφία είναι πολύ μεγάλη με σώματα αρκετά μεγάλα ώστε να είναι στρογγυλά, με δορυφόρους, επιφάνειες πάγου, μεθανίου, και αζώτου, χρώματα (κόκκινο όπως ο Πλούτωνας, γκρι όπως ο Χάροντας), διαφορετικές πυκνότητες (πάγος, βράχος). Η επαναστατική ανακάλυψη της ζώνης έκανε επιτακτική την αποστολή εξερεύνησης του Πλούτωνα και της ζώνης. Σχηματίζεται η ομάδα επιστημόνων Pluto Underground, τα μέλη της οποίας είναι πλέον στην αποστολή New Horizons Το Χάμπλ διακρίνει το σύστημα σαν δυο ξεχωριστά αντικείμενα και χαρτογραφεί για πρώτη φορά τον Πλούτωνα. Διακρίνονται φωτεινοί πόλοι και σκούρα ισημερινή περιοχή, ενώ εμφανίζει και ποικιλομορφία με σκούρες και φωτεινές περιοχές μεγάλης αντίθεσης Δημιουργείται ο πρώτος χάρτης με φωτομετρικά δεδομένα αποκρύψεων και απεικονίζει χαρακτηριστικά στο ημισφαίριο που βλέπει προς τον Χάροντα. Σχεδιάζονται οι πρώτες αποστολές για τον Πλούτωνα. O Σταμάτης Κριμιζής, επικεφαλής της Ομάδας Διαστημικής Φυσικής και Διαστημικών Οργάνων στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής (Applied Physics 3 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017

4 Laboratory) του Πανεπιστημίου Johns Hopkins προτείνει τον Alan Stern ως επικεφαλής ερευνητή της αποστολής Το Χάμπλ φωτογραφίζει ξανά τον Πλούτωνα αποτυπώνοντας αλλαγές στην επιφάνειά του. Ο βόρειος πόλος είναι λαμπρότερος και το νότιο ημισφαίριο πιο σκούρο και πιο κόκκινο Ιανουάριος Ανακαλύπτεται η Έριδα, ο νάνος πλανήτης με την μεγαλύτερη μάζα και δεύτερος σε μέγεθος. Είναι 27% πιο μαζική από τον Πλούτωνα αλλά μικρότερη. Μεταποσειδώνιο αντικείμενο, μέλος του διασκορπισμένου δίσκου και το πιο απομακρυσμένο γνωστό σώμα στο ηλιακό σύστημα. Μαζί με την ανακάλυψη και άλλων σωμάτων όπως ο Κουαοάρ και η Σέντνα, οδήγησαν την Διεθνή Αστρονομική Ένωση να προσδιορίσει τον όρο «πλανήτης» για πρώτη φορά και να θέσει ένα όριο στο ποια σώματα θα θεωρούνται πλανήτες και ποια όχι. Κάτι παρόμοιο είχε συμβεί και το 1801 με την ανακάλυψη του πρώτου αστεροειδή, της Δήμητρας. Τον βάφτισαν 10ο πλανήτη, αλλά γρήγορα ανακαλύπτονταν και άλλα σώματα. Τελικά τα ονόμασαν αστεροειδείς Ανακαλύπτονται η Νύχτα και η Ύδρα και ο Πλούτωνας γίνεται το πρώτο σώμα στην ζώνη Kuiper που διαθέτει πάνω από έναν δορυφόρο. Αν και η φωτεινότητα τους είναι 5000 φορές μικρότερη από τον Πλούτωνα, το Χαμπλ τους εντόπισε εύκολα. Τα αρχικά Ν και Η είναι και τα αρχικά της αποστολής New Horizons Εκτόξευση του New Horizons με ταχύτητα 58,536 km/h, την μεγαλύτερη ταχύτητα διαφυγής από την Γη. 9 ώρες αργότερα περνάει την τροχιά της Σελήνης. 24 Αυγούστου η Γενική Συνέλευση της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης Ένα χρόνο νωρίτερα, ο αστρονόμος Mike Brown είχε ανακαλύψει ένα σώμα με διαστάσεις περίπου ίδιες με του Πλούτωνα, αν όχι μεγαλύτερες. Ονομάστηκε αργότερα Έριδα, όνομα το οποίο αρμόζει σε ένα ουράνιο σώμα που προκάλεσε τόσο μεγάλη αναστάτωση στους κόλπους των αστρονόμων. Η ιδέα και μόνο ότι η Έριδα ήταν μεγαλύτερη από τον Πλούτωνα αλλά και η προοπτική ανακάλυψης πολλών τέτοιων σωμάτων πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα, οδήγησε την Διεθνή Αστρονομική Ένωση να προσδιορίσει τον όρο «πλανήτης» για πρώτη φορά και να θέσει ένα όριο στο ποια σώματα θα θεωρούνται πλανήτες και ποια όχι. Έτσι στις 24 Αυγούστου 2006, κατά την διάρκεια της 26ης Γενικής Συνέλευσης της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης στην Πράγα, ορίστηκε ότι ένα σώμα θα θεωρείται πλανήτης, μόνο εάν ικανοποιεί τρία κριτήρια: α) να βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο και όχι γύρω από κάποιο άλλο σώμα, β) να διαθέτει επαρκή μάζα και βαρύτητα, ώστε να έχει αποκτήσει σφαιρικό σχήμα και γ) να κυριαρχεί στην τροχιακή ζώνη στην οποία κινείται, δηλαδή να έχει «καθαρίσει» την τροχιά του από άλλα σώματα. Παράλληλα ως νάνος πλανήτης ορίζεται ένα σώμα το οποίο: α) βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο β) διαθέτει επαρκή μάζα και βαρύτητα ώστε να έχει αποκτήσει σφαιρικό σχήμα γ) δεν κυριαρχεί στην τροχιακή ζώνη στην οποία κινείται, δηλαδή δεν έχει «καθαρίσει» την τροχιά του από άλλα σώματα και δ) δεν είναι δορυφόρος ενώ όλα τα υπόλοιπα σώματα (πλην των δορυφόρων) θα αναφέρονται ως «Μικρά Σώματα του Ηλιακού Συστήματος». 4 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017

5 Έτσι πλέον ο Πλούτωνας μαζί με τη Δήμητρα, την Έριδα, το Μακεμάκε και τη Χαουμέια θεωρούνται νάνοι πλανήτες, μειώνοντας το σύνολο των πλανητών του Ηλιακού Συστήματος στους 8. Μετά το τέλος της Συνέλευσης ξέσπασε μια διαμάχη ανάμεσα στους αστρονόμους με αφορμή την τελευταία πρόταση του ορισμού, δηλαδή το κατά πόσο ένα σώμα έχει «καθαρίσει» την τροχιά του από άλλα σώματα. Οι υποστηρικτές του Πλούτωνα (σαν πλανήτη και όχι νάνου πλανήτη) ισχυρίζονται ότι και άλλοι πλανήτες όπως η Γη, ο Άρης και ο Δίας δεν έχουν «καθαρίσει» την τροχιά τους από άλλα σώματα. Ο Alan Stern, επικεφαλής της αποστολής New Horizons, δήλωσε ότι αν ο Ποσειδώνας είχε «καθαρίσει» την τροχιά του, ο Πλούτωνας δεν θα υπήρχε. Αντιθέτως οι αστρονόμοι υπέρ του ψηφίσματος ισχυρίζονται ότι οι μεγάλοι πλανήτες όχι μόνο έχουν καθαρίσει την τροχιά τους από άλλα σώματα, αλλά ελέγχουν πλήρως τις τροχιές των άλλων σωμάτων που βρίσκονται υπό την βαρυτική τους επίδραση. Αν και ο Δίας συνυπάρχει με ένα μεγάλο αριθμό μικρών σωμάτων (των τρωικών αστεροειδών), αυτά τα σώματα υπάρχουν στην τροχιά του μόνο λόγω της τεράστιας βαρύτητάς του. Παρομοίως, οι τροχιές του Πλούτωνα και άλλων πλουτωνοειδών βρίσκονται υπό την πλήρη κυριαρχία της βαρύτητας του Ποσειδώνα. Η διαμάχη συνεχίζεται μέχρι σήμερα, λίγες ημέρες πριν το New Horizons φτάσει στον τελευταίο (;) νάνο (;) πλανήτη του Ηλιακού μας Συστήματος Φεβρουάριος, βαρυτική ώθηση από τον Δία, εξοικονόμηση τριών ετών, αύξηση ταχύτητας 4χλμ/δευτ ( χλμ/ω) σε τελική ταχύτητα 23χλμ/δ ( χλμ/ω). Μελέτησε αστραπές στους πόλους του Δία, νέφη αμμωνίας, βράχους στους αχνούς δακτυλίους, ηφαιστειακές εκρήξεις στην Ιώ, χαρτογράφηση της, φορτισμένα σωματίδια στην μαγνητόσφαιρά του Δία. Έκανε διπλάσιες παρατηρήσεις απ ότι στον Πλούτωνα. Μετά τον Δία μπαίνει σε κατάσταση χειμερίας νάρκης. Το σκάφος Χωρίς κινούμενα μέρη, κάτω από 500 κιλά, δύο σκληροί δίσκοι SSD 8 GB για τα δεδομένα, θερμικός έλεγχος μέσω της μονωτικής κουβέρτας, θερμοκρασία λειτουργίας βαθμοί, 16 μικροί κινητήρες για διορθώσεις πορείας και στόχευση. Περιέχει 77 κιλά υδραζίνης, star trackers, γυροσκόπια, επιταχυνσιόμετρα, αισθητήρες Ήλιου. Οι Star trackers διαθέτουν χάρτη 3000 αστέρων. 10 φορές το δευτερόλεπτο φωτογραφίζει το αστρικό πεδίο και ελέγχει την θέση του. Κατά την πορεία, την νάρκη και την επικοινωνία με την Γη, το σκάφος γυρίζει με 5 στροφές το λεπτό γύρω από τον εαυτό του για σταθεροποίήση. Διαθέτει μικρές κεραίες χαμηλής απόδοσης (4 μοίρες πεδίο) για κοντά στη Γη, μεγάλη για το διάστημα (0,3 μοίρες). Η μετάδοση δεδομένων γίνεται με ρυθμό 1000 bits ανα δευτερόλεπτο στον Πλούτωνα, (2000 με διπλή πόλωση), 38 kbts στην απόσταση του Δία. Θα χρειαστούν 16 μήνες για το κατέβασμα όλων των δεδομένων. Στην αρχή θα κατέβουν συμπιεσμένα και μετά ασυμπίεστα. Διαθέτει θερμοηλεκτρική γεννήτρια ραδιοϊσοτόπων, με 11 κιλά πλουτωνίου. Η απόδοση της πέφτει 3,6 βατ ανά χρόνο. Επιπλέον ταξιδεύουν στο σκάφος 9 αντικείμενα: λίγες στάχτες του Clyde Tombaugh, ένα κομμάτι από το spaceship one, ένα cd rom με 434,738 ονόματα, cd rom με φωτό των μελών της ομάδας New Horizons, δύο σημαίες, ένα κέρμα από την πολιτεία της Φλόριντα και την πολιτεία Μέρυλαντ τα οποία χρησιμεύουν και ως βάρη σταθεροποίησης, και το γραμματόσημο με την φράση Pluto, not yet explored. 4 Ιουνίου 2011 Διπλή απόκρυψη Πλούτωνα και Χάροντα Aνακαλύπτεται ο τέταρτος δορυφόρος του Πλούτωνα, ο Κέρβερος σε φωτογραφίες από το Χαμπλ στο πλαίσιο υποστήριξης της αποστολής. Το μέγεθός του υπολογίζεται στα 13 με 34 χιλιόμετρα. 29 Ιουνίου 2015, ο Πλούτωνας αποκρύπτει αστέρα 12ου μεγέθους. Ομάδες αστρονόμων ταξιδεύουν σε πολλά σημεία με σκοπό την παρατήρηση του φαινομένου που μπορεί να δώσει στοιχεία για την πυκνότητα και την θερμοκρασία της ατμόσφαιρας καθώς και ενδείξεις για νέφη ακόμη και ύπαρξη 5 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017

6 δακτυλίων. O Jay Pasachoff βρίσκεται στο αστεροσκοπείο Mount John στην Νέα Ζηλανδία, ενώ το ιπτάμενο αστεροσκοπείο υπερύθρων SOFIA της ΝΑΣΑ παρατηρεί την απόκρυψη από αέρος. Παρατηρείται κεντρικό φλας στην καμπύλη φωτός. Αν και ο Πλούτωνας πέρασε το περιήλιο του το 1989 η ατμόσφαιρά του εξακολουθεί να δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας και της πυκνότητας, όπως προκύπτει από παλαιότερες αποκρύψεις του Pasachoff. Παλαιότερες διπλές αποκρύψεις από τον Πλούτωνα και τον Χάροντα έδωσαν σημαντικά στοιχεία για τον ακριβή προσδιορισμό των τροχιών τους ενώ έδειξαν την απουσία ατμόσφαιρας στον Χάροντα. Το πλάτος της σκιάς στην Γη είναι ίσο με την διάμετρο του πλανήτη. Στην απόκρυψη της Νέας Ζηλανδίας από τον Πασάκοφ, ανακαλύφθηκε (πάλι με απόκρυψη) ένα άστρο 15ου μεγέθους που ήταν κρυμμένο στο φως του άστρου που αποκρύπτηκε. Αρχικά νόμισαν ότι εντόπισαν δακτυλίους, όμως αποδείχθηκε ένα άγνωστό άστρο. 4 Ιουλίου, ένα τεχνικό πρόβλημα θέτει τον υπολογιστή σε λειτουργία ασφαλείας με αποτέλεσμα να χαθούν μερικές επιστημονικές παρατηρήσεις. 13 Ιουλίου: Συνέντευξη τύπου ΝΑΣΑ: 1. Ο Πλούτωνας έχει διάμετρο μεγαλύτερη από την Έριδα. Είναι το μεγαλύτερο σώμα στην ζώνη Kuiper. Η Έριδα έχει 27% περισσότερη μάζα. Διαφορετικός τρόπος σχηματισμού. 2. Μεγαλύτερος απ ότι πιστευόταν, άρα μικρότερη η πυκνότητα του, περισσότερος πάγος από πετρώματα, ρηχότερη τροπόσφαιρα. 3. Επαλήθευση διαμέτρου Χάροντα. Χωρίς ατμόσφαιρα, οι μετρήσεις δεν είχαν διαφορά με παλαιότερες. 4. Επιβεβαίωση ύπαρξης πολικού καλύμματος από πάγο αζώτου και μεθανίου. Οι σκουρότερες περιοχές νοτιότερα περιέχουν λιγότερο μεθάνιο. 5. Ανακάλυψη διαφυγής ατμοσφαιρικού αζώτου πέντε ημέρες πριν την διέλευση. Πολύ νωρίς, κάτι που σημαίνει αυξημένος ρυθμός διαφυγής (μεγαλύτερη ποσότητα αζώτου;) ή αποτελεσματικότερος ιονισμός του αζώτου ή συγκέντρωση των ιόντων κοντά στην πορεία του σκάφους. Στον Δία η ιονόσφαιρα ήταν αρκετά ανομοιογενής 6. Ο Χάροντας έχει πιο ομοιόμορφο χρώμα. Μεγάλο φαράγγι στην επιφάνεια, κρατήρας σχετικά νέος με σκουρότερο πυθμένα (υλικό υπεδάφους ή τήξη πάγου από πρόσκρουση και επανάπηξη με συνέπεια τον σχηματισμό μεγαλύτερων κρυστάλλων. 7. Οι λευκότερες ακτίνες γύρω από τον κρατήρα δείχνουν την σχετικά πρόσφατη γεωλογική ηλικία του κρατήρα. 8. Νύχτα και Ύδρα μετρήθηκαν, πολύ φωτεινές επιφάνειες, πιθανόν πάγος. 9. Δεν εντοπίστηκαν νέοι δορυφόροι Ιουνίου, Πλούτωνας: ο «άλλος» κόκκινος πλανήτης!!! Το πραγματικό χρώμα του Πλούτωνα αποκαλύπτεται με μεγαλύτερη ευκρίνεια καθώς το New Horizons πλησιάζει. Δεδομένα από την κάμερα υψηλής ανάλυσης LORRI (λεπτομέρειες) και τον φασματογράφο Ralph (χρώμα) δημιουργούν το πορτραίτο του νάνου πλανήτη. Σύμφωνα με την NASA, το κόκκινο-καφέ χρώμα της επιφάνειας του Πλούτωνα οφείλεται στην παρουσία θολίνων, πολύπλοκων οργανικών μορίων που δημιουργούνται από την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας του Ήλιου σε απλά οργανικά μόρια όπως το μεθάνιο και συσσωρεύονται στην επιφάνεια με την μορφή παχύρρευστης ουσίας. Η ανίχνευση ασθενούς διαπλανητικής υπεριώδους ακτινοβολίας στο περιβάλλον του Πλούτωνα από το όργανο Alice, σημαίνει ότι η δημιουργία θολίνων συμβαίνει και στο «νυχτερινό» ημισφαίριο του πλανήτη, καλύπτοντας έτσι όλη την επιφάνεια του. (ο Πλούτωνας εμφανίζει μεγάλη κλίση του άξονα περιστροφής του, στην ουσία κυλάει πάνω στην τροχιά του, έτσι ώστε το βόρειο ημισφαίριο λούζεται από το ηλιακό φως, ενώ το νότιο βρίσκεται στο σκοτάδι) 27 Οκτωβρίου 2016: Φτάνει στη Γη το τελευταίο πακέτο δεδομένων υψηλής ανάλυσης από το New Horizons. Μετά τον έλεγχο τους θα δοθεί εντολή να αδειάσει η μνήμη του σκάφους για την επερχόμενη συνάντηση με το σώμα 2014 MU69 τον Ιανουάριο του New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017

7 Γνωριμία με τα όργανα του New Horizons: Alice Ένα ευαίσθητος υπεριώδης φασματογράφος απεικόνισης με σκοπό την μελέτη της σύστασης και της δομής της δυναμικής ατμόσφαιρας του Πλούτωνα. Εκτός από την απλό διαχωρισμό του φωτός στα μήκη κύματος που το αποτελούν, ο φασματογράφος απεικόνισης παράγει και εικόνες του στόχου σε κάθε μήκος κύματος. Το Alice θα ανιχνεύσει μια ποικιλία σημαντικών χημικών στοιχείων στην ατμόσφαιρα του Πλούτωνα καθορίζοντας παράλληλα τα σχετικά ποσοστά τους, σχηματίζοντας έτσι την πρώτη ολοκληρωμένη εικόνα της ατμοσφαιρικής σύστασης του Πλούτωνα. Θα ερευνήσει για την ύπαρξη ιονόσφαιρας στον Πλούτωνα και ατμόσφαιρας στο μεγαλύτερο φεγγάρι του, τον Χάροντα. Επιπλέον, θα μετρήσει την πυκνότητα της ατμόσφαιρας και την ατμοσφαιρική θερμοκρασία σε σχέση με το ύψος. Το Alice αποτελείται από ένα συμπαγές τηλεσκόπιο, έναν φασματογράφο και έναν ευαίσθητο ανιχνευτή με 1024 φασματικά κανάλια. Έχει δύο τρόπους λειτουργίας: της «λάμψης» όπου μετράει τις υπεριώδεις εκπομπές από τα συστατικά της ατμόσφαιρας και της «απόκρυψης», όπου παρατηρεί τον Ήλιο μέσα από την ατμόσφαιρα και ανιχνεύει τα συστατικά στοιχεία από το ποσοστό ηλιακού φωτός που απορροφούν, μια μέθοδος που ανιχνεύει ακόμη και ίχνη ατμοσφαιρικών αερίων. Μια έκδοση πρώτης γενιάς του Alice βρίσκεται τοποθετημένο στην ευρωπαϊκή Ροζέτα με σκοπό την εξερεύνηση της ατμόσφαιρας και της πολύπλοκης επιφάνειας του κομήτη 67P/Churyumov Gerasimenko. Ralph Το Ralph, τα «μάτια» του New Horizons, είναι επιφορτισμένο με την χαρτογράφηση του Πλούτωνα, των φεγγαριών του, πιθανόν και αντικειμένων στην Ζώνη Kuiper. Το όνομα του οφείλεται στην γειτνίαση του με το όργανο Alice, μια αναφορά στο παλιό σήριαλ της αμερικάνικης τηλεόρασης, The Honeymooners. Περιλαμβάνει τρεις παγχρωματικές (ασπρόμαυρες) και τέσσερις έγχρωμες κάμερες στο τμήμα MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) και τον υπέρυθρο φασματογράφο απεικόνισης LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array). Οι οκτώ ανιχνευτές του, (επτά CCD όπως σε μια κοινή φωτογραφική μηχανή και ένας υπέρυθρος) τροφοδοτούνται από ένα ευαίσθητο τηλεσκόπιο με ανάλυση 10 φορές περίπου καλύτερη από την ανθρώπινη όραση, ενώ η ενέργεια που καταναλώνουν είναι λιγότερη από μια οικιακή λάμπα. Το Ralph θα λαμβάνει εικόνες κάθε 12 ώρες κατά την προσέγγιση, την διέλευση και την απομάκρυνση από το σύστημα Πλούτωνα - Χάροντα. Το MVIC θα χαρτογραφήσει χαρακτηριστικά της επιφάνειας με ανάλυση περίπου 250 μέτρα ανά πίξελ, θα λάβει στερεοσκοπικές εικόνες της επιφανειακής τοπογραφίας και θα προσδιορίσει με ακρίβεια την ακτίνα και τις τροχιές του Πλούτωνα και των φεγγαριών του. Θα συμβάλλει στην έρευνα νεφών ή συγκεντρώσεων σταγονιδίων στην ατμόσφαιρα καθώς και δακτυλίων και επιπλέον δορυφόρων γύρω από τον Πλούτωνα. Θα λάβει εικόνες της νυχτερινής πλευράς του Πλούτωνα καθώς αυτή θα φωτίζεται από την ανάκλαση του ηλιακού φωτός στον Χάροντα, ενώ το LEISA θα χαρτογραφήσει τις ποσότητες αζώτου, μεθανίου, μονοξειδίου του άνθρακα, παγωμένου νερού και άλλων στοιχείων και οργανικών ενώσεων στις επιφάνειες του Πλούτωνα και των δορυφόρων του. Επιπλέον θα χαρτογραφήσει την επιφανειακή θερμοκρασία στον Πλούτωνα και στον Χάροντα, ανιχνεύοντας τα φασματικά χαρακτηριστικά του παγωμένου αζώτου, νερού και μονοξειδίου του άνθρακα. Radio Science Experiment (REX) Το REX θα μελετήσει την ατμόσφαιρα του Πλούτωνα με την μέθοδο της απόκρυψης. Μετά την διέλευση από το σύστημα Πλούτωνα - Χάροντα, το New Horizons θα στρέψει την κεραία του προς την Γη. Από την Γη θα έχει ξεκινήσει νωρίτερα μια ισχυρή δέσμη ραδιοσημάτων από το δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων Deep Space Network της NASA και την στιγμή που το σκάφος θα βρίσκεται στην σκιά του Πλούτωνα, η κεραία του θα λάβει τα ραδιοσήματα καθώς θα διαπερνούν την ατμόσφαιρα του Πλούτωνα. Η σύνθεση και η 7 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017

8 θερμοκρασία της ατμόσφαιρας θα επιφέρουν αλλαγές στο σήμα, καθιστώντας έτσι δυνατή την μελέτη τους. Πρώτη φορά θα χρησιμοποιηθεί σήμα που εκπέμπεται από την Γη, καθώς μέχρι τώρα παρόμοια σήματα εκπέμπονταν από το σκάφος που μελετούσε το ουράνιο αντικείμενο. Η μεγάλη απόσταση και ταχύτητα του New Horizons όμως καθιστά απαραίτητη την εκπομπή ενός πολύ ισχυρού σήματος, μια δυνατότητα που δεν έχει το σκάφος. Το REX θα μετρήσει επίσης και τις ασθενείς ραδιοεκπομπές από τον Πλούτωνα και άλλα σώματα, όπως ο Δίας και ο Χάροντας, με σκοπό τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας στην ημερήσια και στην νυκτερινή πλευρά τους. Επίσης με την παρατήρηση των αλλαγών στην τροχιά του σκάφους, θα μετρηθούν οι μάζες του Πλούτωνα, του Χάροντα και πιθανόν και άλλων αντικειμένων στην ζώνη του Kuiper, ενώ οι ραδιοαποκρύψεις θα συμβάλλουν στον ακριβή προσδιορισμό της ακτίνας των δύο σωμάτων. Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) Η LORRI, τα «αετίσια» μάτια του New Horizons, είναι μια παγχρωματική κάμερα μεγάλης μεγέθυνσης, αποτελούμενη από ένα τηλεσκόπιο 20,8 εκατοστών και έναν αισθητήρα CCD. Στην ουσία πρόκειται για μια ψηφιακή φωτογραφική μηχανή με έναν μεγάλο τηλεφακό, απλά είναι ενισχυμένη ώστε να λειτουργεί στο ψυχρό και εχθρικό περιβάλλον κοντά στον Πλούτωνα. Οι εικόνες που θα λάβει η LORRI θα είναι οι πρώτες του συστήματος Πλούτωνα - Χάροντα και οι λήψεις θα ξεκινήσουν 180 ημέρες πριν την κοντινή διέλευση. Ο Πλούτωνας και τα φεγγάρια του δεν θα είναι παρά λίγα πίξελ στην αρχή, αλλά οι εικόνες θα βοηθήσουν στην διατήρηση της σωστής πορείας του σκάφους και στην βελτίωση της τροχιάς του Πλούτωνα και των φεγγαριών του. 60 ημέρες πριν την διέλευση, στα μέσα Μαΐου, η ανάλυση της LORRI ξεπέρασε την ανάλυση του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, ενώ στις 14 Ιουλίου θα μπορεί να διακρίνει χαρακτηριστικά με διαστάσεις περίπου 50 μέτρων. Οι εικόνες που θα λάβει η LORRI θα μας δώσουν μια πρωτόγνωρη ματιά στην γεωλογία του Πλούτωνα και των φεγγαριών του. Η ιστορία των αντικειμένων που προσέκρουσαν στον πλανήτη θα μας αποκαλυφθεί μέσω της μέτρησης του πλήθους και των διαστάσεων των κρατήρων, ενώ θα διεξαχθεί έρευνα για φαινόμενα όπως οι πίδακες αερίων και νεφώσεων στην ατμόσφαιρα. Η LORRI θα λάβει επίσης εικόνες υψηλής ανάλυσης από σώματα της Ζώνης Kuiper από τα οποία θα περάσει, αν η NASA εγκρίνει την παράταση της αποστολής. Η κάμερα δεν διαθέτει κινούμενα μέρη, έτσι η στόχευση γίνεται προσανατολίζοντας ολόκληρο το σκάφος προς τον στόχο. Η κατασκευή της από ανθρακοπυρίτιο βοηθά στην διατήρηση της εστίασης των κατόπτρων καθ όλη την διάρκεια του ταξιδιού και τις ακραίες μεταβολές της θερμοκρασίας. Solar Wind Around Pluto (SWAP) Θα μετρήσει την αλληλεπίδραση του Πλούτωνα με τον ηλιακό άνεμο. Είναι το μεγαλύτερο σε διαμέτρημα όργανο που χρησιμοποιήθηκε ποτέ για την μέτρηση του ηλιακού ανέμου, λόγω της μεγάλης απόστασης του Πλούτωνα από τον Ήλιο. Περίπου 75 κιλά αερίων διαφεύγουν από την ατμόσφαιρα του Πλούτωνα κάθε δευτερόλεπτο, λόγω της χαμηλής βαρύτητας. Καθώς απομακρύνονται από τον πλανήτη, ιονίζονται από την υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου, αιχμαλωτίζονται και παρασύρονται από την ροή του ηλιακού ανέμου. Ο ηλιακός άνεμος, χάνει έτσι ενέργεια και εκτρέπεται γύρω από τον Πλούτωνα. Το SWAP θα προσδιορίσει τον ρυθμό διαφυγής των ατμοσφαιρικών αερίων, μέσω της παρατήρησης της εκτροπής του ηλιακού ανέμου. και της μεγάλης ευαισθησίας του αισθητήρα του. Το ποσοστό της ατμόσφαιρας που διαφεύγει στο διάστημα θα συμβάλλει στην μελέτη της δομής της. Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI) Ο φασματογράφος ενεργητικών σωματιδίων, PEPSSI, θα ερευνήσει για ουδέτερα άτομα που διαφεύγουν στο διάστημα από την ατμόσφαιρα του Πλούτωνα, ιονίζονται από την ηλιακή ακτινοβολία και παρασύρονται από τον ηλιακό άνεμο. Οι παρατηρήσεις θα ξεκινήσουν πολύ νωρίς, όταν το σκάφος θα 8 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017

9 βρίσκεται εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά. Μετρώντας τα σωματίδια και γνωρίζοντας την απόσταση από τον Πλούτωνα, θα μελετηθεί ο ρυθμός διαφυγής της ατμόσφαιρας και η σύστασή της. Το PEPSSI έχει την ικανότητα να παρατηρεί συγκρούσεις σωματιδίων με πολύ μεγαλύτερη ενέργεια απ ότι το SWAP. Ο συνδυασμός των δύο οργάνων αποτελεί ένα ισχυρό μέσο παρατήρησης του συστήματος του Πλούτωνα. Venetia Burney Student Dust Counter (SDC) Σχεδιασμένο και κατασκευασμένο από φοιτητές του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Boulder, το SDC θα ανιχνεύσει μικροσκοπικά σωματίδια σκόνης που παράγονται από συγκρούσεις αστεροειδών, κομητών ακόμη και αντικειμένων της Ζώνης Kuiper. Είναι το πρώτο επιστημονικό όργανο σε διαπλανητική αποστολή της NASA, που έχει σχεδιαστεί, κατασκευαστεί και ελέγχεται από φοιτητές και αποτελεί μέρος της προσπάθειας ευαισθητοποίησης και ενημέρωσης του κοινού σχετικά με την αποστολή. Το SDC θα μετρήσει το πλήθος και τον αριθμό των σωματιδίων σκόνης, ώστε να εξάγει τον ρυθμό συγκρούσεων των αντικειμένων στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα. θα ερευνήσει επίσης και για την ύπαρξη σκόνης στο σύστημα του Πλούτωνα, αποτέλεσμα συγκρούσεων μικρών σωμάτων στους δορυφόρους του. Καθώς είναι η πρώτη φορά που ένας ανιχνευτής σκόνης θα ταξιδέψει τόσο μακριά από τον Ήλιο, τα δεδομένα του θα μας δώσουν μια άνευ προηγουμένου ματιά στον τρόπο δημιουργίας της σκόνης και την μεταφορά της στο ηλιακό σύστημα. Τον Ιούνιο του 2006, το SDC ονομάστηκε προς τιμής της Venetia Burney, της 11χρονης που πρότεινε το όνομα «Πλούτωνας» για τον νέο πλανήτη που ανακαλύφθηκε το Βιβλιογραφία και σύνδεσμοι: 9 New Horizons: Η εξερεύνηση του Πλούτωνα Ο.Φ.Α. 9/12/2017