Tag Archives: Pluto

Съобщение за пресата: Spring on Pluto (Пролет на Плутон)

Парижката Обсерватория пусна съобщение за пресата за резултатите от 30-годишна кампания за наблюдение на атмосферата на Плутон, в която участвах и аз. Наблюденията се състоят в измерване на размера на атмосферата чрез звездни окултации. Окултация се получава, когато Плутон или друг обект премине точно между нас и някоя далечна звезда, по продължителността на затъмнението можа да се определи размера на атмосферата.
Главният резултат е измерване на промяната на атмосферата на тази планета-джудже, което е резултат от смяната на сезоните – например промяната на налягането след 1988 година (измерванията са показани с черни точки, а моделите – с линии; моделите предсказват промените и в бъдеще и ще могат да бъдат проверени с още наблюдеия) може да се види тук:

Самото съобщение за пресата с изображения може да се види тук:
По-надолу давам само текста му.


Spring on Pluto: an analysis over 30 years

Whenever it passes in front of a star, Pluto provides precious information about its atmosphere, precious because occultations by Pluto are rare. The survey achieved by researchers from Paris Observatory over several decades of observations appears in the journal Astronomy and Astrophysics of May 10, 2019. Interpreted in the light of data collected in 2015 by the probe New Horizons, it allows them to refine physical parameters that are essential for a better understanding of Pluto’s climate and to predicting future stellar occultations by the dwarf planet.

Like Earth, Pluto’s atmosphere is essentially composed of nitrogen but the comparison stops there.

Beyond Neptune, Pluto takes 248 years to make a complete revolution around the Sun. During a Plutonian year, its distance to the Sun varies greatly from 30 to 50 au, leading to extreme seasonal cycles.

With extremely low surface temperatures, less than -230 ° C (40 ° K), there is a solid-gas equilibrium, where a tenuous atmosphere of essentially nitrogen coexists with surface ice deposits. Today, the nitrogen vapour is estimated to be stabilised at a pressure around 1.3 pascal (whereas the pressure is about 100 000 Pa on our planet).

Because of its obliquity (the angle formed between the polar axis and the orbital plane) at 120 degrees, Pluto’s poles successively face a permanent day for several decades, then a permanent night. This leads to a complex cycle of redistribution of its volatile species such as nitrogen, methane and carbon monoxide. Thus Pluto had its equinox in 1988, before moving to perihelion (at 30 au) in 1989. Since then, the dwarf planet has continually moved away from the Sun to reach 32 ua in 2016, which represents a loss of 25 % of his average insolation.

Naively, a sharp fall in atmospheric pressure could be expected. In fact, the gas-ice balance of nitrogen imposes that for each degree Kelvin lost at the surface, the pressure should decrease by a factor of two.

But the exact opposite occurs. The proof is provided by the article that appeared in A&A of May 10, 2019, and which analyses a dozen of stellar occultations observed in nearly 30 years, during the spring in the northern hemisphere of Pluto: the atmospheric pressure increases by a factor of three between 1988 and 2016.

This paradoxical scenario was already considered by Pluto’s global climate models (GCM) since the 1990s, but without certainty, as one scenario among many others. Several important parameters of the model remained to be constrained by observations.

These observations of stellar occultations from Earth, coupled with data collected during NASA New Horizons’ Pluto flyby in July 2015, now allow a much more accurate scenario to be written.

New Horizons mapped the distribution and topography of ice on the surface of the dwarf planet, revealing a vast depression of more than 1000 km in diameter and 4 km deep, located near the equator between latitudes 25 ° S and 50 ° N, and called Sputnik Planitia. This depression locks up a part of the nitrogen available in the atmosphere, forming a gigantic glacier which is the true “heart” of the climate of the dwarf planet, since it regulates the atmospheric circulation via the sublimation of the nitrogen.

In addition, stellar occultations allow to constrain the subsoil’s thermal inertia of the model, explaining the thirty-year phase shift between the transition to perihelion (1989) and the growth in pressure still observed today (Fig. 1). The subsoil has stored the heat and is restoring it gradually. Occultations also constrain the fraction of solar energy returned to space (bond albedo) of nitrogen ice and its emissivity.

Finally, these observations eliminate the possibility for the presence of a reservoir of nitrogen in the southern hemisphere (currently in a permanent night), which would produce a maximum of pressure much earlier than what is observed (magenta curve of Fig. 1).

This study is a nice illustration of complementarity between ground-based and space observations. Without the New Horizons flyby, ice distribution and topography would remain unknown, and without long-term monitoring of the atmosphere, Pluto’s climate models could not be constrained.
Prediction of future occultations

Finally, the occultations also provide 19 Pluto’s positions between 1988 and 2016, with an unequaled precision of a few milliarcsec (mas) in the sky. Such a precision, possible thanks to the Data Release 2 of the European Gaia mission, allows the authors to compute an ephemeris of Pluto with this equivalent precision for the next decade .

Thus, it will be possible to observe other occultations by Pluto and to monitor its climate… The theoretical models indicate that Pluto’s atmosphere is currently near its maximum expansion. Future observations could confirm or refute this prediction. Are we going to see soon the beginning of this slow decline, which should reduce by a factor of twenty the atmospheric pressure of Pluto at the end, and cover its surface with a thin layer of glossy “white frost”?

This research was the subject of two papers entitled “Lower atmosphere and pressure evolution on Pluto from ground-based stellar occultations, 1988-2016”, by E. Meza et al., and “Pluto’s ephemeris from ground-based stellar occultations (1988-2016) “by J. Desmars et al., published on May 10, 2019 in the journal Astronomy and Astrophysics.

These results were obtained in part thanks to the funding by the European Research Council of the ’Lucky Star’ project, led by Bruno Sicardy (ERC Advanced Grant n ° 669416).

Last update on 10 May 2019

Leave a comment

Filed under астрономия, космонавтика, наука, science

Астрономия: статия за наша статия в New Scientist

Когато ме питат с какво точно се занимавам – в професионален аспект – аз обикновено отговарям, че съм general-purpose infrared astronomer, което приблизително може да се разбира, че за инфрачервената астрономия аз съм нещо каквото са военните лекари за медицината – разбират от всичко по малко. Участвал съм в изследвания и съм публикувал статии за обекти от слънчевата система и на далечни квазари. Включително – и няколко статии за Плутон. Последната от тях е голям, не, по-скоро огромен проект със стотици участници, в който се използват наблюдения от десетки телескопи на различни места по света за да изследва атмосферата на тази планета-джудже. Главният резултат от тези наблюдения е, че през последните три десетилетия налягането в атмосферата на Плутон се увеличава, което с сезонно изменение. Просто сезоните на Плутон са дъъъъъъллллггггггииииии, защото една негова година се равнява на 248 земни…
Безплатен препринт на самата статия – публикувана в Astronomi & Astrophysics – може да се прочете тук: https://arxiv.org/pdf/1903.02315.pdf
А статията за нашата статия в New Scientist – тук: https://www.newscientist.com/article/mg24132214-200-it-will-be-snowing-nitrogen-on-pluto-for-the-next-century/
За съжаление достъпът до New Scientist, но такива са реалностите на пазара. Вероятно и други медии ще отразят нашата работа.

Leave a comment

Filed under астрономия, космонавтика, наука, science

Странни звезди: още една звезда с пръстен или с необикновени спътници

От време на време астрономите попадат на звезди, които не следват обичайното поведение, на милиардите си посестрими. Обикновено подобни находки са свързани с неподозирани явления или процеси.
Преди няколко години Табита Бояджиян (тогава постдок в Йейл; https://en.wikipedia.org/wiki/Tabetha_S._Boyajian) откри (статията, в която откритието беше обявено: https://arxiv.org/abs/1509.03622) в базата данни на космическия телескоп „Кеплер“ (https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_(spacecraft)), че една иначе обикновена звезда с телефонен номер KIC8462852 (https://en.wikipedia.org/wiki/KIC_8462852) вместо име (но има и име – звездата на Таби, от откривателката) показва странни промени в блясъка си – той намалява по странен начин. Най-дълбоките минимуми достигат 20% от нормалния блясък на звездата и не се подчиняват на никакви видими правила – формата им се мени и не следват строга периодичност.
За сега няма общоприета теория, която да обяснява наблюдаваните явления. Може би няй-близо до този статус се доближава теорията на двама словашки колеги, че около звездата обикалят няколко фамилии от разпадащи се астероиди или комети (https://arxiv.org/abs/1612.06121). Наскоро звездата на Таби отново показа активност, която бе регистрирана с наземни телескопи (https://arxiv.org/abs/1801.00732).
Обектът на Ерик Мамеджек (тогава професор в университета в Рочестър; http://www.pas.rochester.edu/~emamajek/) беше открит още по-рано и също показва намаляване на блясъка (https://arxiv.org/abs/1108.4070). Но за сега е потвърдено само едно такова намалячване, макар то да има сложна структура. Единственото обяснение е, че между нас и звездата е преминала планетата с огромна система от пръстени, многократно по-голяма и по-масивна от тази на нашия красавец Сатурн. При преминаването – наречено още пасаж или транзит – планетата „засенчва“ от нас част от повърхността на звездата и намалява светлината, която достига до нас.
Преди това откритие знаехме за съществуването на пръстени само около гигантските планети и около един (Чарикло: https://arxiv.org/abs/1706.00207) или най-много два (за втория не е съвсем сигурно) транснептунови обекта в Слънчевата система.
От края на 2009 година до сега на 4.1-метровия телескоп VISTA (https://en.wikipedia.org/wiki/VISTA_(telescope)) на Европейската Южна Обсерватория (https://www.eso.org/public/; https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%B2%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B0_%D1%8E%D0%B6%D0%BD%D0%B0_%D0%BE%D0%B1%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F) в Чилийските Анди се прави обзор на вътрешната част на млечния път в инфрачервената област: VISTA Variables in Via Lactea (за кратко – VVV; https://arxiv.org/abs/0912.1056). Целта на тази огромна кампания, която продължава стотици нощи наблюдателно време, с участието на десетки астрономи от целия свят (включително български), е да изследва нашата галактика – Млечния път. Но данните могат да се използват за множество различни изследвания, едно от които е търсене на обекти, подобни на двете звезди, за които стана дума по-нагоре.
Заедно с група колеги от VVV попаднахме на нещо подобно: VVV-WIT-07 (което се разшифрова като VVV What Is This – 07). Все още нямаме ясна идея към кой от двата класа принадлежи нашата „странна“ звездичка. Статията, озаглавена „VVV-WIT-07: another Boyajian’s star or a Mamajek’s object?“ може да се прочете тук: https://arxiv.org/abs/1811.02265

Leave a comment

Filed under astronomy, Bulgaria, България, астрономия, наука, science

Следващата седмица – край Плутон!

На 14.юли.2015, десетина минути преди три часа следобед българско време, космическата станция New Horizons ще премине на около 13 хиляди км. от Плутон (приблизително колкото е разстоянието между София и Сантаго, Чили). Станицията беше изстреляна преди девет и половина години, тежи малко под половин тон, и носи на борда си седем научни прибора с общо тегло около 30 кг (статия за научната апаратура: http://arxiv.org/pdf/0709.4261.pdf и популярни обяснения на отделните уреди: http://pluto.jhuapl.edu/Mission/Spacecraft/Payload.php). Тя само ще прелети покрай планетата-джудже и нейните пет спътника с относителна скорост от около 13.8 км/секунда или почти 50 хиляди км/час (повече за Плутон и неговата ситема: https://en.wikipedia.org/wiki/Pluto), без да влиза в орбита (схема на прелитането: https://en.wikipedia.org/wiki/New_Horizons#/media/File:Pluto_encounter.pn). Влизането в орбита би изисквало много гориво, което би утежнило станцията и забавило полета й с десетилетия (Плутон няма плътна атмосфера, в която да се направи маневра за намаляване на скоростта, т.нар. aerobreaking). Времето на пътуване на сигнала от станциата до Земята по време на преминаването покрай Плутон ще бъде около четири часа и половина. Планът на мисията предвижда да се получат около 500 снимки на Плутон и неговите спътници, наред с други наблюдения – спектри, прахови частици, слънчев вятър, радиоокултация.
Преди няколко дни New Horizons пострада от компютърен проблем, но според плановете днес предстои да заработи отново в щатен режим. Последните кадри от преди появата на проблема могат да се видят тук: http://www.nasa.gov/feature/latest-images-of-pluto-from-new-horizons и на тях ясно се различав подробности от релефа.
Страници, на която може да се следят послендите новини от мисията са: http://pluto.jhuapl.edu/ и https://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/index.html
Префразирайки Вячеслав Рибаков, който на свой ред префразира една еврейска пословица, ще се видим следващата седмица край Плутон!

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, наука, science