NASAs nyligt omdøbte Swift Mission udspionerer en kometafmatning

Observationer fra NASAs Swift-rumfartøj, nu omdøbt Neil Gehrels Swift Observatory efter missionens afdøde hovedefterforsker, har fanget en hidtil uset ændring i en komets rotation. Billeder taget i maj 2017 afslører, at kometen 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák - forkortet 41P - snurrede tre gange langsommere, end den var i marts, da det blev observeret af Discovery Channel Telescope ved Lowell Observatory i Arizona.

Den bratte afmatning er den mest dramatiske ændring i en komets rotation, der nogensinde er set.

"Den tidligere rekord for en komet-spindown gik til 103P/Hartley 2, som bremsede dens rotation fra 17 til 19 timer over 90 dage, sagde Dennis Bodewits, en associeret forsker ved University of Maryland (UMD) i College Park, der præsenterede resultaterne onsdag, 10. januar, ved American Astronomical Society (AAS) møde i Washington. "Derimod 41P spundet ned med mere end 10 gange så meget på kun 60 dage, så både omfanget og hastigheden af ​​denne ændring er noget, vi aldrig har set før."

Kometen kredser om Solen hvert 5,4 år, rejser kun så langt ud som planeten Jupiter, hvis gravitationspåvirkning menes at have fanget den ind på dens nuværende vej. Estimeret til at være mindre end 0,9 mile (1,4 kilometer) på tværs, 41P er blandt de mindste i familien af ​​kometer, hvis kredsløb er kontrolleret af Jupiter. Denne lille størrelse hjælper med at forklare, hvordan jetfly på overfladen af ​​41P var i stand til at producere en så dramatisk spindown.

Når en komet nærmer sig Solen, øget opvarmning får dens overfladeis til at ændre sig direkte til en gas, producerer jetfly, der sender støvpartikler og iskolde korn ud i rummet. Dette materiale danner en udvidet atmosfære, kaldet koma. Vand i koma bryder hurtigt op i brintatomer og hydroxylmolekyler, når det udsættes for ultraviolet sollys. Fordi Swifts Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT) er følsomt over for UV-lys udsendt af hydroxyl, den er ideel til at måle, hvordan kometaktivitetsniveauer udvikler sig gennem hele kredsløbet.

Jordbaserede observationer etablerede kometens indledende rotationsperiode på omkring 20 timer i begyndelsen af ​​marts 2017 og opdagede dens afmatning senere samme måned. Kometen passerede 13,2 millioner miles (21,2 millioner km) fra Jorden den 1. april, og otte dage senere nærmede sig Solen nærmest. Swifts UVOT afbildede kometen fra 7. til 9. maj, afslører lysvariationer forbundet med materiale, der for nylig er slynget ud i koma. Disse langsomme ændringer indikerede, at 41P's rotationsperiode var mere end fordoblet, til mellem 46 og 60 timer.

UVOT-baserede estimater af 41P's vandproduktion, kombineret med kroppens lille størrelse, tyder på, at mere end halvdelen af ​​dens overflade indeholder sollysaktiverede stråler. Det er en langt større del af aktiv ejendom end på de fleste kometer. som typisk understøtter jetfly over kun omkring 3 procent af deres overflader.

"Vi har mistanke om, at jetflyene fra de aktive områder er orienteret på en gunstig måde til at producere de drejningsmomenter, der bremsede 41P's spin, " sagde Tony Farnham, en hovedforsker ved UMD. "Hvis drejningsmomenterne fortsatte med at virke efter observationerne i maj, 41P's rotationsperiode kunne være blevet langsommere til 100 timer eller mere nu."

Sådan et langsomt spin kunne gøre kometens rotation ustabil, gør det muligt at begynde at vælte uden fast rotationsakse. Dette ville frembringe en dramatisk ændring i kometens sæsonmæssige opvarmning. Bodewits og hans kolleger bemærker, at ekstrapolering bagud tyder på, at kometen snurrede meget hurtigere i fortiden, muligvis hurtig nok til at fremkalde jordskred eller delvis fragmentering og blotlægge frisk is. Stærke aktivitetsudbrud i 1973 og 2001 kan være relateret til 41P's rotationsændringer.

Et mindre ekstremt forhold mellem en komets form, aktivitet og spin blev tidligere set af Den Europæiske Rumorganisations Rosetta-mission, som gik i kredsløb om kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko i 2014. Kometens spin accelererede med to minutter, da den nærmede sig Solen, og derefter bremset med 20 minutter, da den bevægede sig længere væk. Som med 41P, videnskabsmænd tror, ​​at disse ændringer er forårsaget af samspillet mellem kometens form og placeringen og aktiviteten af ​​dens jetfly.

Et papir, der beskriver disse resultater, vil blive offentliggjort i tidsskriftet Natur den 11. januar.

NASAs Swift-rumfartøj har udført en bred vifte af videnskabelige undersøgelser i 13 år – overvågning af kometer, studerer stjerner, der er vært for exoplaneter, og fange udbrud fra supernovaer, neutronstjerner og sorte huller - og det fortsætter med at være fuldt operationelt. NASA meddelte på AAS-mødet, at missionen nu er blevet omdøbt til ære for Neil Gehrels, som hjalp med at udvikle Swift og fungerede som dets hovedefterforsker indtil sin død den 6. februar, 2017.

Swifts hurtige planlægningskapacitet, plus en trio af teleskoper, der dækker optiske til gammastrålebølgelængder, fortsætter med at levere vigtige bidrag til studiet af gammastråleudbrud - de kraftigste eksplosioner i universet - samtidig med at de bevarer en afgørende rolle i overvågningen af, hvordan astronomiske objekter så forskellige som kometer, stjerner og galakser ændrer sig over tid.

"Neil Gehrels Swift Observatory er et navn, der afspejler Swifts nuværende status som faciliteten for hurtig reaktion, multibølgelængdeopfølgning af tidsvariable kilder, sagde Paul Hertz, direktør for NASAs astrofysikafdeling i hovedkvarteret, Washington. "Med Swift, Neil hjalp med at indlede tidsdomæneastronomiens æra. Han ville have været meget begejstret for dagens opdagelse."

"Swift går stadig stærkt, og vi fortsætter med at modtage fire presserende 'mål-of-opportunity'-observationsanmodninger fra det bredere astronomiske samfund hver dag, " sagde S. Bradley Cenko, som for nylig blev udpeget som missionens hovedefterforsker. "Neils lederskab og vision fortsætter med at guide projektet, og vi kan ikke tænke på nogen bedre måde at ære denne arv på end med det nye navn."