VLBA måler asteroidernes karakteristika

I en usædvanlig observation, astronomer brugte National Science Foundations Very Long Baseline Array (VLBA) til at studere virkningerne på radiobølger, der kommer fra en fjern radiogalakse, når en asteroide i vores solsystem passerede foran galaksen. Observationen gjorde det muligt for dem at måle størrelsen af ​​asteroiden, få ny information om dens form, og i høj grad forbedre nøjagtigheden, med hvilken dens kredsløbsbane kan beregnes.

Da asteroiden passerede foran galaksen, radiobølger fra galaksen var let bøjet rundt om asteroidens kant, i en proces kaldet diffraktion. Da disse bølger interagerede med hinanden, de producerede et cirkulært mønster af stærkere og svagere bølger, ligner mønstrene af lyse og mørke cirkler produceret i jordbaserede laboratorieforsøg med lysbølger.

"Ved at analysere mønstrene af de diffrakterede radiobølger under denne begivenhed, vi var i stand til at lære meget om asteroiden, inklusive dens størrelse og præcise position, og for at få nogle værdifulde ledetråde om dens form, " sagde Jorma Harju, fra Helsinki Universitet i Finland.

Asteroiden, ved navn Palma, er i hovedasteroidebæltet mellem Mars og Jupiter. Opdaget i 1893 af den franske astronom Auguste Charlois, Palma fuldfører et kredsløb om Solen hvert 5,59 år. Den 15. maj 2017, det tilslørede radiobølgerne fra en galakse kaldet 0141+268 med radioskyggen, der sporede en sti, der løber nogenlunde sydvest til nordøst, krydser VLBA-stationen ved Brewster, Washington. Skyggen susede hen over jordens overflade med 32 miles i sekundet.

Ud over VLBA's Brewster-antenne, astronomerne brugte også VLBA-antenner i Californien, Texas, Arizona, og New Mexico. Asteroidens passage foran radiogalaksen, en begivenhed kaldet en okkultation, påvirkede egenskaberne af de signaler, der modtages på Brewster, når de kombineres med dem fra hver af de andre antenner.

En omfattende analyse af disse effekter gjorde det muligt for astronomerne at drage konklusioner om asteroidens natur. I tæt overensstemmelse med tidligere observationer, de målte asteroidens diameter til 192 kilometer. De lærte også, at Palma, ligesom de fleste andre asteroider, adskiller sig væsentligt fra en perfekt cirkel, med den ene kant sandsynligvis udhulet. Formbestemmelsen, astronomerne sagde, kan forbedres yderligere ved at kombinere radiodataene med tidligere optiske observationer af asteroiden.

Astronomer, både amatør og professionel, almindeligvis observere asteroide okkultationer af stjerner, og optag ændringen i lysstyrke, eller intensitet, af stjernens lys, når asteroiden passerer foran den. VLBA-observationen er unik, fordi den også gjorde det muligt for astronomerne at måle den mængde, hvormed bølgetoppene blev forskudt af diffraktionen, en effekt kaldet et faseskift.

"Dette gjorde det muligt for os at begrænse formen på Palma med en enkelt, kort måling, sagde Leonid Petrov, tilknyttet Geodesy and Geophysics Lab, NASA Goddard Space Flight Center.

"At observere en asteroide-okkultation ved hjælp af VLBA viste sig at være en ekstremt kraftfuld metode til dimensionering af asteroider. sådanne radiodata ville straks afsløre ejendommelige former eller binære ledsagere. Det betyder, at disse teknikker utvivlsomt vil blive brugt til fremtidige asteroidestudier, " sagde Kimmo Lehtinen, af det finske geospatiale forskningsinstitut, i Masala, Finland.

Et væsentligt resultat fra observationen var at forbedre den præcision, hvormed asteroidens kredsløb kan beregnes.

"Selvom Palmas position er blevet målt mere end 1, 600 gange i løbet af de sidste 120 år, denne ene VLBA-måling reducerede usikkerheden i den beregnede bane med en faktor på 10, sagde Mikael Granvik, ved Lulea University of Technology i Sverige og University of Helsinki, Finland.

"Dette er en ret usædvanlig brug for VLBA, og det viser, at VLBA's fremragende tekniske evner, sammen med dens store fleksibilitet som forskningsværktøj, kan bidrage på selv nogle uventede måder til mange områder af astronomi, " sagde Jonathan Romney fra Long Baseline Observatory, som driver VLBA.

Harju, Lehtinen, Petrov, og Romney, sammen med Mikael Granvik fra Lulea University of Technology i Sverige, Karri Muinonen fra Helsinki Universitet, Uwe Bach fra Max Planck Instituttet for Radioastronomi i Bonn, Tyskland, og Markku Poutanen fra det finske geospatiale forskningsinstitut, rapporterede deres resultater i Astronomisk Tidsskrift .

Long Baseline Observatory er et anlæg under National Science Foundation, drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.