Bernardinelli-Bernsteini megakomeet on kümnendi leid. Siin selgitatakse avastust.

Dark Energy Survey tehtud pildil on komeet Bernardinelli-Bernstein 2017. aasta oktoobris.

Dark Energy Survey tehtud pildil on komeet Bernardinelli-Bernstein 2017. aasta oktoobris. (Pildikrediit: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Bernardinelli & G. Bernstein (UPenn)/DESI Legacy Imaging Surveys. Tänusõnad: TA rektor (Alaska Anchorage'i ülikool/NSF -i NOIRLab )/M. Zamani (NSF -i NOIRLab)/J. Miller (NSF -i NOIRLab))





Isegi Pedro Bernardinelli ja Gary Bernstein tunnistavad, et nad on ebatõenäoline teadlastepaar, kes jõuab nende auks rekordilise komeedini.

Teadlased hindasid lühidalt, et komeet Bernardinelli-Bernstein, nagu praegu on teada, oli seni suurim tuvastatud jäine keha, võib-olla üle 160 miili. Täiendavad tähelepanekud on selle kahtluse alla seadnud, kuid arvestades megakomeetrit uue erinevusega: see tärkas sabast märkimisväärselt kaugel. päike , soovitades veel paljastusi tulla. Kokkuvõttes pakub objekt astronoomidele enneolematut võimalust vaadata komeedi narrusi.

Kuid Bernardinelli märkas seda objekti vaid nädal enne seda, kui kaitses oma väitekirja, mis keskendus täiesti erinevat tüüpi välise päikesesüsteemi objekti, trans-Neptuuni objektide leidmisele. Ja Bernsteini esmane teaduslik huvi seisneb teises teemas: tumeda aine põhjustatud moonutuste otsimises. Ometi on siin Bernardinelli ja Bernstein, kellele on nimetatud üks suurimaid teadaolevaid komeete. Nad tunduvad sündmuste käigust veidi uimastatud - kuigi mõlemad ütlesid, et nende vanemad on ootamatu arenguga üsna rahul.



'See on kosmoloogile ebatavaline au,' ütles Pennsylvania ülikooli astronoom Bernstein guesswhozoo.com -ile, 'kuid mu ema on väga õnnelik.'

Fotodel : Suurepärased komeedivaated Maalt ja kosmosest

Teistsugune otsing

Bernardinelli doktoritöö keskendus objektide klassi kindlakstegemisele, mida nimetatakse trans-Neptuuni objektideks (TNO-d), millest komeet Bernardinelli-Bernstein pole selgelt üks, kuigi tema uurimistöö käigus avastati neid ka üle 800.



TNO -d on kivimürakad, mis, nagu nimigi ütleb, tiirlevad ümber päikese, kuid jäävad väljapoole Neptuuni orbiiti. See on umbes 30 korda suurem Maa keskmine kaugus päikesest , mis on umbes 93 miljonit miili (150 miljonit km) ja mida teadlased nimetavad astronoomiliseks üksuseks ehk AU -ks. Kuid enamik TNO -sid ei kaldu kunagi päikesest kaugemale kui paarsada astronoomilist ühikut.

Nii et kui Bernardinelli analüüs tõmbas objekti üles ja teatas, et selle kõige kaugem punkt Päikesest on kümned tuhanded astronoomilised ühikud päikesest, märkas ta seda.

'See hüppas mulle kohe silma,' ütles Bernardinelli, kes lõpetas sel suvel Pennsylvania ülikoolis doktoritöö ja alustab nüüd Washingtoni ülikoolis doktorikraadi. Ta mäletab, et mõtles: 'See on imelik - mis asi see on?'



Avastamine oli tegelikult nii veider, et ta arvas, et see oli viga ja läks vigu otsima. Kuid see ülesanne tuli tühjaks, nii et ta tõi leiu oma nõunikule Bernsteinile. 'Ma ei näinud midagi, kõik tundus tõeline,' ütles Bernardinelli. 'See tundus reaalsem kui enamik asju, mida me leiame.'

Õnnelik leid

Teadlased märkasid komeet Bernardinelli-Bernsteini andmetes, mida nimetatakse Tume energia uuring (DES), mis jooksis Tšiilis Cerro Tololo Ameerika Ühendriikide Observatooriumis aastatel 2013–2019 teleskoobiga.

('See pole üldse selline, nagu Pedro ja Gary show,' ütles Bernstein. 'Tegelikult tahtsime komeeti nimetada komeediks DES, kuid ilmselt on see reeglitega vastuolus.')

Tume energia uuring oli, nagu nimigi ütleb, uuring, mille eesmärk oli aidata teadlastel mõista tumedat energiat - salapärast ainet, mida teadlased pole veel otseselt näinud, kuid mis arvatakse moodustavat 68% universumist ja moonutab meie vaadet teistele galaktikatele. Projekt jäädvustas rohkem kui 80 000 pilti taevast, külastades konkreetseid plaastreid umbes iga kahe nädala tagant. Igal pildil on kümneid tuhandeid igasuguse kuju ja suurusega kosmilisi objekte.

'Kui pildistate taevast, ei tee te ainult pilti galaktikad , te võtate pildi kõigest, mis on teie ja nende vahel, 'ütles Bernardinelli. 'Nii et saate selliseid asju nagu tähed, saate lennukeid, saate asteroidid ja kõik muu vahepealne. '

Nii reserveerisid Bernardinelli ja Bernstein superarvutis aega ning asusid kavandama viisi, kuidas märgata TNO -sid Dark Energy Survey piltidel. Kasutades päikesesüsteemi vaadete virnastamiseks iga pildi aega ja asukohta, seadsid teadlased algoritmi, et tuvastada, millal on seitse erinevat pilti, mis näitavad päikesesüsteemi objektide liikumist reguleerivate seaduste kohaselt liikuvat täppi.

'See on tohutu ühendamine.' Ütles Bernardinelli.

Kunstnik

Kunstniku kujutis komeet Bernardinelli-Bernsteinist kündmas läbi päikesesüsteemi.(Pildikrediit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva (kosmosejõud))

'Me teadsime, et see oli kohe tõeline.'

- Gary Bernstein, astronoom

Kuigi minimaalne seadistus oli seitse erinevat pilti, ilmnes massiivne komeet 20 või 30 eraldi pildile, ütles Bernstein. 'Pole mingit võimalust, et saaksite selle kogemata kätte,' ütles ta. 'Me teadsime, et see oli kohe tõeline.'

Kuid tegelikult poleks algoritm ikkagi tohtinud objekti märgistada, märkis ta. Bernardinelli ja Bernstein olid seadnud programmi, et otsida objekte, mis asuvad vähemalt 30 AU kaugusel päikesest. Neptuun orbiidid. See seadistus oli mugavuse küsimus - see sobib teadlaste peamiseks eesmärgiks olnud TNOde asukohaga ja lähemaid pilte on keeruline tuvastada, kuna kaks nädalat sageli piltide vahel venivad.

Uuringu tegemise ajal oli komeet aga juba lähemal-2017. aastaks päikesest vaid 25 AU. (Orbitaalarvutuste kohaselt on lähim Bernardinelli-Bernstein päikesele umbes 11 AU-veel kaugemal kui Saturn orbiit - aastal 2031.)

'See oli natuke õnne, et me selle tabasime,' ütles Bernstein ja lisas, et õnne oli tõenäoliselt tingitud sellest, et objekti oli nii lihtne näha.

Põnevuse põhjus

Kuigi Bernardinelli jaoks paistis esialgu silma komeedi kummalised orbiidiomadused, tegi avastus sellise pritsme teistsuguse tunnuse - komeedi hinnangulise suuruse - tõttu. Objekti heleduse ja kauguse põhjal teadlased hindasid esialgu et komeedi tuum - selle tuumas olev jäine kivi - oli 60–120 miili (100–200 kilomeetrit) lai.

Irooniline, et kui avastamine oleks osutunud üheks TNO -ks, mida uuring tegelikult sihtis, oleks see olnud tähelepanuväärne, kuna teadlased teavad palju selle suurusega TNO -sid. Kuid komeetide osas on see suuruse hinnang tõeliselt tohutu. Teadlased on üksikasjalikult uurinud komeete, samasse klassi kuuluvad vaid kaks: Hale-Boppi komeet, mis lähenes Maale 1997. aastal, ja komeet C/2002 VQ94 (LINEAR), mis ei jõudnud Päikesesüsteemi sügavamale kui Jupiteri orbiit.

Suured komeedid on haruldased, sest seesama aurustuv jää, mis muudab nad vaatamiseks nii suurejooneliseks, röövib neilt olemise, nii et iga päikesesõit jätab komeedi varasemast pisut väiksemaks.

'Suuri komeete näeb põhimõtteliselt väga harva, sest kui te seda esimeses või teises lõigus kinni ei võta, oleks suurem osa selle materjalist juba kadunud,' ütles Bernardinelli.

Teadlased on aga alati oodanud selliste objektide olemasolu nagu komeet Bernardinelli-Bernstein, kes ekslevad päikesesüsteemi külmade servadega eoonide kaupa. Ja väliseksperdid ütlevad, et avastus pole mitte ainult üllatav, vaid see on ka märk sellest, et teadlased on Päikesesüsteemi ajaloo koondamisel õigel teel.

'See on kena, kuid mitte nii ootamatu,' ütles Põhja -Iirimaal Belfasti kuninganna ülikooli planeetide astronoom Meg Schwamb, kes on spetsialiseerunud välisele päikesesüsteemile ja ei olnud avastamisega seotud. 'See sobib meie teadaoleva looga.'

See lugu läheb nii: noor päikesesüsteem kandis massiivseid planeete ümbritsevat väikest jäist killustikku. Kuid kui planeedid rändasid läbi päikesesüsteemi, lõi nende tohutu raskusjõu külmunud rusud ümber.

Mõned lendasid välja tähtedevahelisse ruumi; mõned sattusid sinna, mida teadlased nimetavad Kuiperi vööks, kus Pluuto tiirleb ümber; mõned sattusid palju kaugemale Oorti pilv kus varitsevad komeedid nagu Bernardinelli-Bernstein. Sealt voolab loodete kaudu Linnutee ja naabertähed mööduvad meie päikesesüsteemist, gravitatsioon lööb aeg -ajalt planeediseiklusele lumepalli sissepoole.

Schwamb ütles, et on palju Kuiperi vöö objekte, mis näevad välja nagu uus komeet, nii et Oorti pilvest tuleva sarnase objekti leidmine viitab sellele, et teadlased on olnud õigel teel ja et rohkem avastusi on veel ees.

'Sellise suure objekti leidmine tähendab tõenäoliselt veel mõnda leidmist,' ütles Schwamb.

Ootamatult aktiivne

Kui uut komeeti märkas rohkem silmi, muutus selle lugu veidi.

Teadlased pöörasid oma teleskoobid objekti kaasaegsesse asukohta ja kammisid läbi arhiiviandmeid, et päästa esialgses analüüsis vahele jäänud tähelepanekud. Nendes objektides oli selge, et komeet Bernardinelli-Bernstein ei olnud täielikult külmunud ja oli juba pisut ärganud selleks ajaks, kui see esmakordselt teadlaste piltidel ilmus.

Komeedid kasvatavad oma iseloomulikke hägusaid koomasid, kui nende jääd soojenevad piisavalt, et aurustuda tuuma ümbritsevaks gaasiliseks pilveks. Nähtused varjavad tuuma ja muudavad komeedi heledamaks-mis tähendab, et kui komeet Bernardinelli-Bernstein oli aktiivne ka kõige varasematel vaatlustel, olid teadlased selle suuruse üle hinnanud.

'Komeetidele meeldib meid üllatada.'

- Rosita Kokotanekova, komeetiteadlane

See on tavaline väljakutse teadlastele, kes keskenduvad komeedi tuuma uurimisele, ütles Euroopa Lõuna -observatooriumi komeediteadlane Rosita Kokotanekova, kes ei olnud uue komeedi avastamisega seotud. 'Komeetidele meeldib meid üllatada,' ütles ta. 'Te eeldate, et uurite tuuma, kuid teid võib ümbritsev kooma petta.'

Juunis 2021 Lõuna-Aafrikas Las Cumbresi vaatluskeskuse eelpost koondas Bernardinelli-Bernsteini komeedi vaatlusi, mis näitavad komeedi aktiivsust vaatamata selle tohutule kaugusele päikesest.

Juunis 2021 Lõuna-Aafrikas Las Cumbresi vaatluskeskuse eelpost koondas Bernardinelli-Bernsteini komeedi vaatlusi, mis näitavad komeedi aktiivsust vaatamata selle tohutule kaugusele päikesest.(Pildikrediit: LOOK/LCO)

Selgub, et aktiivse komeedi suuruse arvutamine on palju keerulisem kui palja tuuma mõõtmine, mistõttu Kokotanekova ütles, et ei saa komeedile uut suuruse hinnangut pakkuda, pealegi oleks see esialgsetest arvutustest mõnevõrra väiksem.

Kuid vaatamata pisut väiksemale suurusele jääb komeet Bernardinelli-Bernstein tema sõnul uimaseks-sama tegevuse eest, mis esialgse suuruse hinnangu kehtetuks muutis. Teadlased on märganud vaid käputäit seni Päikesest eemal aktiivseid komeete, kus temperatuurid on veel liiga külmad, et näiteks veejää auruks muutuda - see on tüüpiline komeeditegevus. Ta ütles, et head tähelepanekud aktiivse komeedi kohta nii kaugel võivad õpetada teadlastele tundmatuid komeeditüüpe.

'Tavaliselt on meil väga vähe aktiivseid objekte ja püüame veelgi vähem,' ütles Kokotanekova. 'Selle objekti jaoks on tõesti ainulaadne mitte selle suurus, vaid see, kui aktiivne see neil suurtel vahemaadel on ja milline suurepärane võimalus annab see meile kaugete tegevuste iseloomustamiseks.'

Kingitus aastateks

Olenemata suurusest ja aktiivsusest nõustusid kõik teadlased, et Bernardinelli-Bernsteini komeedi kõige põnevam aspekt on see, kui hästi teadlased suudavad seda uurida.

Komeedi teevad paljulubavaks mõned erinevad tegurid. Esiteks, arvestades 2021. aasta avastust ja 2031. aasta lähedast lähenemist päikesele-lisaks vanu tähelepanekuid juba 2010. aastast-annab teadlastele aastakümnete pikkune pilk objektile, mis on haruldane selle komeedi klassi puhul, mis teeb nii pikki rännakuid.

'Pikaajaliste komeetide uurimine on keerulisem,' ütles Kokotanekova, võrreldes lühiajaliste komeetidega, mis pole kunagi päikesest nii kaugele eksinud. 'Nad läbivad lihtsalt päikesesüsteemi, me püüame neid üsna hilja ja seejärel uurime neid lühikest aega. Ja siis on nad igaveseks kadunud. '

Ja suure osa komeet Bernardinelli-Bernsteini teekonnast on teadlastel praktiliselt pidev vaade tänu Tšiilis asuvale Vera C. Rubini vaatluskeskusele, mis hakkab vaatlema 2023. aastal. See rajatis uurib lõunataevast kord kolme päeva jooksul, pakkudes astronoomidele laitmatult üksikasjalikku teavet vaade sellele, kuidas komeet muutub päikesele lähenedes.

'Me saame selle objekti kogu filmi, kui see areneb ja siseneb,' ütles Schwamb. Kokotanekova loodab, et film õpetab astronoomidele eelkõige seda, millised tegevused sisse lülituvad ja millistel kaugustel päikesest.

Kuigi nad ei kavatsenud nii olulist komeeti leida, ütlesid nii Bernardinelli kui ka Bernstein, et nende ootamatu avastus sel suvel on andnud neile uue hinnangu päikesesüsteemi ümber ragisevate räpaste jääpallide eest.

'Ma arvan, et mul jääb endiselt kosmoloogia päevane töö,' ütles Bernstein. Aga ikkagi, 'see on olnud nauditav, ma olen tõesti komeetidest palju õppinud.'

Bernardinelli jaoks võib juhuslik kohtumine komeediga, mis nüüd kannab tema nime, muuta tema enda teaduslikku trajektoori, ütles ta. 'Ma ei olnud kunagi varem komeetidele liiga palju mõelnud ja postdoki staadiumisse liikudes saan laiendada seda tüüpi asju, mida ma teen, seega kaalun kindlasti rohkem komeetideks hargnemist.'

Saatke Meghan Bartelsile e -kiri aadressil mbartels@guesswhozoo.com või jälgige teda Twitteris @meghanbartels. Järgne meile Twitteris @Spacedotcom ja Facebookis.