Solar Orbiter til at passere gennem halerne af kometen ATLAS

ESA's Solar Orbiter vil krydse gennem halen af ​​Comet ATLAS i løbet af de næste par dage. Selvom det nyligt opsendte rumfartøj ikke skulle tage videnskabelige data på dette tidspunkt, missionseksperter har arbejdet på at sikre, at de fire mest relevante instrumenter bliver tændt under det unikke møde.

Solar Orbiter blev opsendt den 10. februar 2020. Siden da har og med undtagelse af en kort nedlukning på grund af coronavirus-pandemien, videnskabsmænd og ingeniører har udført en række tests og opsætningsrutiner kendt som idriftsættelse.

Afslutningsdatoen for denne fase blev fastsat til den 15. juni, så rumfartøjet kunne være fuldt funktionsdygtigt til sin første tætte passage af solen, eller perihelium, i midten af ​​juni. Imidlertid, opdagelsen af ​​det tilfældige møde med kometen gjorde tingene mere presserende.

Serendipitously at flyve gennem en komets hale er en sjælden begivenhed for en rummission, noget forskerne ved kun er sket seks gange før for missioner, der ikke specifikt jagtede kometer. Alle sådanne møder er blevet opdaget i rumfartøjets data efter begivenheden. Solar Orbiters kommende krydsning er den første, der er forudsagt på forhånd.

Det blev bemærket af Geraint Jones fra UCL Mullard Space Science Laboratory, Storbritannien, som har en 20-årig historie med at efterforske sådanne møder. Han opdagede den første utilsigtede halekrydsning i 2000, mens han undersøgte en mærkelig forstyrrelse i data registreret af ESA/NASA Ulysses sol-studerende rumfartøj i 1996. Denne undersøgelse afslørede, at rumfartøjet havde passeret gennem halen på kometen Hyakutake, også kendt som "Den store komet fra 1996." Kort efter annonceringen, Ulysses krydsede halen på en anden komet, og derefter en tredje i 2007.

Tidligere på måneden ved at indse, at Solar Orbiter ville være 44 millioner kilometer nedstrøms for Comet C/2019 Y4 (ATLAS) i løbet af få uger, Geraint advarede straks ESA-teamet.

Solar Orbiter er udstyret med en suite af 10 in-situ og fjernmålingsinstrumenter til at undersøge solen og strømmen af ​​ladede partikler, den frigiver ud i rummet - solvinden. Tilfældigvis, de fire in-situ instrumenter er også perfekte til at detektere kometens haler, fordi de måler forholdene omkring rumfartøjet, og så kunne de returnere data om støvkornene og de elektrisk ladede partikler afgivet af kometen. Disse emissioner skaber kometens to haler:støvhalen, der efterlades i kometens kredsløb, og ionhalen, der peger direkte væk fra solen.

Solar Orbiter vil krydse ionhalen på kometen ATLAS den 31. maj-1. juni, og støvhalen den 6. juni. Hvis ionhalen er tæt nok, Solar Orbiters magnetometer (MAG) kan detektere variationen af ​​det interplanetariske magnetfelt på grund af dets interaktion med ioner i kometens hale, mens Solar Wind Analyzer (SWA) direkte kunne fange nogle af halepartiklerne.

Når Solar Orbiter krydser støvhalen, afhængigt af dens tæthed - hvilket er ekstremt svært at forudsige - er det muligt, at et eller flere små støvkorn kan ramme rumfartøjet med hastigheder på titusvis af kilometer i sekundet. Selvom der ikke er nogen væsentlig risiko for rumfartøjet fra dette, selve støvkornene vil blive fordampet ved stød, danner små skyer af elektrisk ladet gas, eller plasma, som kunne detekteres af radio- og plasmabølgeinstrumentet (RPW).

Et uventet møde som dette giver en mission med unikke muligheder og udfordringer, men det er godt! Sådanne chancer er alle en del af videnskabens eventyr, siger Günther Hasinger, ESA direktør for videnskab.

En af disse udfordringer var, at instrumenterne på grund af idriftsættelsen sandsynligvis ikke alle var klar til tiden. Nu, takket være en særlig indsats fra instrumentholdene og ESA's mission operations team, alle fire in-situ instrumenter vil være på og indsamle data, selvom instrumenterne på visse tidspunkter skal skiftes tilbage til idriftsættelsestilstand for at sikre, at fristen den 15. juni overholdes.

"Med disse forbehold, vi er klar til hvad Comet ATLAS har at fortælle os, siger Daniel Müller, ESA-projektforsker for Solar Orbiter.

Forvent det uventede

En anden udfordring medfører kometens adfærd. Kometen ATLAS blev opdaget den 28. december 2019. I løbet af de næste par måneder, det lysnede så meget, at astronomer spekulerede på, om det ville blive synligt for det blotte øje i maj.

Desværre, i begyndelsen af ​​april fragmenterede kometen. Som resultat, dens lysstyrke faldt også betydeligt, berøver skyobservatører udsigten. En yderligere fragmentering i midten af ​​maj har formindsket kometen endnu mere, hvilket gør det mindre sandsynligt, at det kan detekteres af Solar Orbiter.

Selvom chancerne for opdagelse er reduceret, indsatsen er stadig værd ifølge Geraint.

"Ved hvert møde med en komet, vi lærer mere om disse spændende genstande. Hvis Solar Orbiter opdager Comet ATLAS' tilstedeværelse, så lærer vi mere om, hvordan kometer interagerer med solvinden, og vi kan tjekke, for eksempel, om vores forventninger til støvhaleadfærd stemmer overens med vores modeller, " forklarer han. "Alle missioner, der støder på kometer, giver brikker af puslespillet."

Geraint er den primære efterforsker af ESA's fremtidige Comet Interceptor-mission, som består af tre rumfartøjer og er planlagt til opsendelse i 2028. Det vil gøre en meget tættere forbiflyvning af en endnu ukendt komet, der vil blive udvalgt blandt de nyopdagede kometer nærmere tidspunktet for opsendelsen (eller endda efter det).

Græsser solen

Solar Orbiter kredser i øjeblikket vores moderstjerne mellem Venus og Merkurs baner, med dets første perihelium, der finder sted den 15. juni, omkring 77 millioner kilometer fra solen. I de kommende år, det kommer meget tættere på, inden for Merkurs kredsløb, omkring 42 millioner kilometer fra soloverfladen. I mellemtiden Kometen ATLAS er der allerede, nærmer sig sit eget perihelium, som forventes den 31. maj, omkring 37 millioner kilometer fra solen.

"Denne halekrydsning er også spændende, fordi den vil ske for første gang i så tæt afstand fra solen, med kometkernen inde i Merkurs kredsløb, " siger Yannis Zouganelis, ESA viceprojektforsker for Solar Orbiter.

At forstå støvmiljøet i det inderste område af solsystemet er et af Solar Orbiters videnskabelige mål.

"Nær-sol-kometer som Comet ATLAS er kilder til støv i den indre heliosfære, og derfor vil denne undersøgelse ikke kun hjælpe os med at forstå kometen, men også vores stjernes støvmiljø, " tilføjer Yannis.

At se på en iskold genstand i stedet for den brændende sol er bestemt en spændende – og uventet – måde for Solar Orbiter at starte sin videnskabelige mission på. men det er videnskabens natur.

"Videnskabelig opdagelse er bygget på god planlægning og serendipity. I de tre måneder siden lanceringen, Solar Orbiter-teamet har allerede bevist, at det er klar til begge dele, " siger Daniel.

"Udsigter for in situ-detektion af Comet C/2019 Y4 ATLAS af Solar Orbiter, " af G. Jones et al (2020), er offentliggjort i Forskningsnotater fra AAS .