罕見掩星,預覽新視野號下一站
2020-12-06 果殼網
2019年，新視野號將近距離飛掠柯伊伯帶小天體2014 MU69，而目前科學家對它的了解還幾乎為零。不過，接下來幾周內，將有幾次罕見的機會，讓遠在地球上的我們能夠提前窺探這顆天體的基本狀況。圖片來源：NASA
2019年元旦這一天，在距離地球超過64億千米的地方，NASA的新視野號太空飛行器將高速掠過一顆柯伊伯帶小天體，名為2014 MU69。這顆從行星形成過程中留存下來的巖石遺蹟，將成為有史以來被探測器造訪過的最遙遠天體。
不過，迫不及待的科學家用不著像新視野號探測器那樣，非得等到2019年才能一窺這顆天體的芳容。未來幾個星期之內，新視野號任務團隊的科學家將抓住幾次罕見的機會，在地球上提前探測MU69的基本性質，為規劃新視野號探測器的最終飛掠搜集關鍵信息。
6月3日，以及接下來的7月10日和7月17日，MU69將依次掩食3顆不同的恆星，遮擋住那些恆星發出的星光。為了觀測6月3日的這場掩星現象，超過50位新視野號團隊成員及合作者，計劃在阿根廷和南非的掩食帶沿線附近一字鋪開。他們會用配備相機的可移動式望遠鏡觀測將被掩食的恆星，查看這顆恆星的星光發生的變化。這些變化將透露關於MU69本身的許多信息。
「我們的首要目標是確定MU69附近是否存在可能影響我們飛行規劃的危險——比如光環、塵埃帶，甚至衛星。」新視野號首席研究員、美國西南研究院的艾倫·斯特恩（Alan Ster）說，「不過，我們還期待能夠對它的軌道了解更多信息，甚至測定的它的大小和形狀。所有這些都將有助於我們規劃最終的飛掠方案。」
他們要看些什麼？
簡單來說，天文學上的「掩食」指的就是一個天體移到了另一個天體的前面。「如果月亮移到了太陽的前面，我們就會看到日食，這也是一種掩食。」新視野號合作研究員、美國西南研究院的喬爾·帕克（Joel Parker）說，「如果你位於一場日食的全食帶中，這意味著月球在從我們和太陽之間經過時，它的陰影會在地球表面掃過一條線，而你就位於這條線上。如果你在正確的時間站在了正確的地點，你就能看到持續好幾分鐘的一場日全食。」
至於MU69的掩星現象，團隊成員在時間上可就沒有這麼寬裕了。領導此次掩星觀測的新視野號合作研究員、美國西南研究院的馬克·比伊（Marc Buie）說，由於MU69個頭太小，估計大概只有40千米寬，掩星應該只能持續大約2秒鐘。不過，就算是這樣，科學家也能夠從中了解許多信息，而且不同的望遠鏡所作的觀測能夠看到這個天體不同部分的陰影，能夠揭示出它的形狀以及亮度。
新視野號團隊的科學家正在準備一臺全新的40釐米望遠鏡，這樣的望遠鏡將被安置在阿根廷和南非，對MU69的掩星現象進行觀測。圖片來源：Kerri Beisser
太空挑戰
任務團隊已經準備好了22臺全新的可移動式40釐米望遠鏡，還有3臺其他的可移動式望遠鏡和超過20臺固定式望遠鏡，它們都將被布置在橫穿阿根廷和南非的掩食帶沿線。不過，決定布置它們的確切位置卻是一項挑戰。這顆柯伊伯帶天體3年前才被人發現，所以它的軌道在很大程度上仍然未知。由於不知道這個天體的確切位置，也就不清楚它狹長的影帶具體會沿哪條路線橫穿過地球——研究團隊打算把它們的望遠鏡排列成一道「柵欄」，每隔10到25公裡就放上一臺，以便提高至少一臺或者多臺可移動式望遠鏡抓住掩星現象中心線的概率，從而幫助測定MU69的大小。
其他望遠鏡將對MU69附近可能存在的碎屑進行多重探測。要知道，2019年1月1日，新視野號探測器將以大約每小時56000千米的速度掠過這個天體，那些碎屑如果存在的話，有可能會對探測器構成威脅。
「在兩個不同的大洲上展開觀測，我們遇到好天氣的概率將會最大化。」新視野號項目科學家助理、美國西南研究院的凱茜·奧爾金（Cathy Olkin）說，「掩食帶預計將穿越非洲和南美洲，我們想在兩地進行觀測，因為我們可不想遭遇一場巨型風暴，把我們全蓋在雲層之下——這次掩星非常重要，機會不容錯過。」
7月10日的那次掩星現象，觀測團隊還將得到來自天空的幫助，被NASA安置在飛機上口徑2.5米的SOFIA平流層紅外天文臺將參與觀測。有了SOFIA的加入，遭遇壞天氣的情況就完全被排除了，因為它佔據了雲層之上的有利觀測機位。這架飛機還將機動飛行到掩食帶的正中心，應該能夠大大提高它的觀測精度。SOFIA和新視野號之間的合作早有先例。就在2015年新視野號飛掠冥王星之前， SOFIA曾經觀測過冥王星掩食一顆背景恆星。
6月3日（左）、7月10日（中）和7月17日（右），MU69將依次掩食3顆背景恆星。第一次掩星的掩食帶將從非洲和南美洲經過，天文學家已經在兩地安置了幾十臺望遠鏡，確保至少一臺能夠抓住掩星現象的中心線。圖片來源：asteroidoccultation.com
規劃飛掠方案
任何有關MU69的信息，不論是天上採集的還是地上觀測的，都將大受歡迎。新視野號上Ralph設備的副首席研究員、美國西南研究院的卡莉·豪利特（Carly Howett）說，研究團隊正在規劃對MU69的觀測方案，而他們對這個天體還幾乎一無所知——而且進一步了解它的時間也很緊張。「直到2015年飛掠冥王星之後，我們才能夠開始規劃對MU69的近距離探測。」她說，「只給了我們2年時間，而在此之前差不多用了7年時間，我們才規劃好了近距離探測冥王星的方案。所以，從很多方面來說，這次的飛掠方案規划起來非常困難，挑戰性也更高。」
如果天氣不壞，預報也不差，即將發生的這場掩星將第一次透露MU69的確切大小，以及它表面的反照率。對於規劃飛掠它的觀測方案來說，這些數據至關重要——舉例來說，知道了它的大小和表面的反射亮度，新視野號團隊才能正確設定探測器上相機和光譜儀的曝光時間。
「探測器飛掠是沒辦法重來的，」斯特恩說，「沒有第二次機會。即將發生的掩星事件，是近距離遭遇MU69之前我們能夠了解它的寶貴機會，將幫助我們更好地規劃這場獨一無二的飛掠，去拜訪太陽系形成時期留存下來的這顆科學價值非凡的重要遺蹟。」（編輯：Steed）
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