Den mest fjerne planetariske utforskningen i historien krevde en betydelig mengde nøye planlegging og forberedelser, samt litt flaks.
"Vi begynte å få panikk når vi kom inn i 2013, spesielt sent i 2013, " sier Hal Weaver, prosjektforsker på New Horizons-oppdraget til Pluto og videre. "Vi var klar over, 'Herregud, vi har ikke oppdaget det neste målet for New Horizons ennå.'"
I juni 2014 kom Hubble-romteleskopet til unnsetning, og fikk øye på en liten pinpick av lys som sakte beveget seg over himmelen i området som New Horizons-romfartøyet ledet. Oppdraget, med et primært mål å utforske og karakterisere Pluto, ga en unik mulighet til å oppsøke et annet planetobjekt i den fjerne “tredje regionen” av solsystemet, Kuiper Belt. New Horizons ble lansert i januar 2006, og gjorde ikke sin nærmeste tilnærming til Pluto før mer enn ni år senere i juli 2015. Hvis teamet ikke kunne finne et nytt mål for romfartøyet, ville det sannsynligvis gå flere tiår før et annet romfartøy kunne bli godkjent, bygget og fløyet til de ytre delene av solsystemet.
"Det kommer til å ta så lang tid før et nytt oppdrag er der ute, vi føler noe ansvar for å sørge for at vi så under hver stein, " sier Weaver.
Nå er målobjektet, kjent ved sin betegnelse fra Minor Planet Center, 2014 MU69, blitt avslørt for første gang. Det fjerne planetlegemet er en binær kontakt binær, noe som betyr at det tidligere var to objekter som dannet hver for seg og deretter veldig forsiktig kolliderte med hverandre og smeltet sammen. Den større lappen er omtrent tre ganger volumet til den mindre, og 2014 MU69 har en rødlig fargetone, antatt å være et resultat av stråling i det ytre solsystemet. Fra de tidlige bildene tror teamet at objektet kan dekkes av funksjoner som åser, rygger og platåer. 2014 MU69 roterer en gang hver 15. time, og det ser ut til å inneholde eksotiske iser som nitrogen eller metan, noe forskere vil se ut til å bekrefte etter hvert som flere data om sammensetningen av 2014 MU69 når jorden.
Det første fargebildet av Ultima Thule, tatt i en avstand på 137 000 mil (137 000 kilometer) ved 4:08 universell tid 1. januar 2019, fremhever den rødlige overflaten. Til venstre er et forbedret fargebilde tatt av Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC), produsert ved å kombinere de nær infrarøde, røde og blå kanalene. Midtbildet tatt av Long-Range Reconnaissance Imager (LORRI) har en høyere romlig oppløsning enn MVIC med omtrent en faktor fem. Til høyre er fargen lagt på LORRI-bildet for å vise fargeuniformiteten til Ultima- og Thule-lobene. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute) Alan Stern, hovedetterforsker for New Horizons-oppdraget og Smithsonian Ingenuity Award Winner, sa på en pressekonferanse ved Johns Hopkins Universitys Applied Physics Laboratory at møtet med 2014 MU69 var "en teknisk suksess utover alt som noen gang er forsøkt før i romflukt."
"Det er egentlig bare på størrelse med noe som Washington, DC, " sier Stern fra 2014 MU69, som er omtrent 21 mil på sin lengste side. “Og det er omtrent så reflekterende som skitt i hagesorten, og det er opplyst av en sol som er 1.900 ganger svakere enn den er ute på en solrik dag her på jorden. Så vi jaktet i utgangspunktet det i mørket til 32.000 mil i timen. "
2014 MU69 har fått kallenavnet Ultima Thule av teamet New Horizons, et latinsk uttrykk som er brukt av romerne for å beskrive uutforskede regioner i nord og mer generelt en region som ligger utenfor den kjente verden. Uttrykket ble brukt av Virgil i diktet Georgics, og begrepet "Thule" har en lang litterær historie, og vises i verk som James Thompsons dikt fra 1730 "Autumn", som er sitert i det første kapittelet i Charlotte Bronts roman Jane Eyre . Versjoner av “Ultima Thule” vises også i diktet “Drømmeland” av Edgar Allan Poe og i verkene til Vladimir Nabokov.
Imidlertid har setningen og kallenavnet for 2014 MU69 trukket kritikk fordi “Ultima Thule” også var en mytisk region i den tidlige nazistikken, brukt av det tyske okkultistiske Thule Society for å beskrive et tapt land som var fødestedet til den ariske rasen. “Ultima Thule” er et uoffisielt kallenavn for 2014 MU69, og nå som objektet har blitt utforsket og karakterisert, kan Den internasjonale astronomiske union starte prosessen med å gi objektet et offisielt navn.
"Begrepet Ultima Thule, som er veldig gammelt, mange hundre år gammelt, muligens over 1000 år gammelt, er et fantastisk tema for utforskning, og det er derfor vi valgte det, " sa Stern på pressekonferansen da han ble spurt om kallenavnet. "Og jeg vil si at bare fordi noen skurkene en gang likte det uttrykket, vil vi ikke la dem kapre det."
Mens Pluto flyby avslørte en bemerkelsesverdig verden av aktiv geologi, med flytende isbreer av eksotiske iser som karbonmonoksid og metan, og ruvende fjell av vannis, forventes 2014 MU69 å gi et vindu inn i selve solsystemets historie og utvikling. . 2014 MU69 er det som er kjent som et klassisk Kuiper Belt-objekt, som er isete og steinete kropper utenfor bane til Neptun som har relativt sirkulære bane, noe som betyr at de i motsetning til Pluto aldri krysser Neptuns bane. På denne store avstanden, mellom 40 og 50 astronomiske enheter, eller omtrent 3, 5 til 4, 5 milliarder miles fra solen, utgjør klassiske Kuiper Belt-objekter en utrolig primitiv befolkning, tilnærmet uendret siden solsystemets morgen.
"På grunn av [2014 MU69's] nåværende bane, tror vi at den har vært i den posisjonen i 4, 6 milliarder år, og i så fall har den blitt holdt i fryser siden den ble dannet, " sier Weaver.
Det faktum at objektet er en binær kontakt, gjør det mulig for forskere å studere videre hvordan materiale samles til objekter som 2014 MU69 og fortsetter å vokse og danne fulle planeter. "Det er faktisk gledelig å se disse nesten perfekt dannede kontaktgruppene i deres hjemlige habitat, " sier Jeff Moore, geologi- og geofysikerteam for New Horizons. “Folk har spekulert i lang tid prosessene… [om] hvordan de innledende urklumpene blir samlet for å danne det som kalles planetesimaler, som er tingene som igjen går videre til planetenes planlegging. Men å se de tingene som stemmer overens med forklaringene vi har og teoriene vi har hatt for hvordan disse tingene er veldig gledelig. ”
En illustrasjon av dannelsesprosessen til et binært kontaktobjekt. (NASA / JHUAPL / SwRI / James Tuttle Keane) Mer enn 4 milliarder miles fra solen, 2014 MU69 fungerer som noe av en rest av det originale materialet solsystemet dannet av. Stern kalte 2014 MU69, "sannsynligvis den beste tidskapsel vi noensinne har hatt for å forstå solsystemet vårt."
Det ble ikke kjent før på 1990-tallet at regionen utenfor Neptun ikke er tom, men heller full av hundretusener av objekter i en distinkt sone i solsystemet som nå heter Kuiper Belt, oppkalt etter den nederlandsk-amerikanske astronomen Gerard Kuiper, som spådde regionens eksistens flere tiår tidligere. Oppdagelsen av Eris i 2003, en dvergplanet i Kuiper Belt i samme størrelse som Pluto, avslørte videre betydningen av denne tredje regionen og dens innflytelse på dannelsen og utviklingen av alt som går i bane rundt solen.
Selv om det kan være lett å tenke på planetene i solsystemet som dannes i banene de er i i dag, vet astronomer nå at dette ikke var tilfelle. De gigantiske planetene vandret innover og tilbake utover når solsystemet tok form, påvirket banene til alt annet og til og med kastet ut noen gjenstander fra solsystemet helt.
"I løpet av de første titalls millioner årene av solsystemets historie, får Jupiter og Saturn ut i denne rare dansen som forårsaket mye kaos i banene til alle de gigantiske planetene, " sier Weaver. ”Jupiter kan ha kommet nesten så nær som Mars 'bane og så gått ut igjen. Vi tror at Neptun og Uranus faktisk snudde steder. ... Og det omrørte potten i solsystemet og endte til slutt opp med det vi har i dag. ”
Mens potten rørte, tror astronomer at noen gjenstander i Kuiper Belt som 2014 MU69 ble kastet innover på elliptiske bane som passerer nær solen før de flyr ut igjen til fjerne riker. I dag kaller vi disse objektene kometer, og når man kommer nær solen, blir isene nær overflaten oppvarmet og sublimert til gass, og danner et “koma” eller en boll av gass som omgir kometens steinete kjerne, kalt kjernen.
"Når vi ser kometer, må vi huske at det er toastier, " sier Moore. "De har blitt stekt og knitret og knust av solen, og de er hardt skadede eksempler på tidligere Kuiper Belt-objekter. Og det å kunne gå ut og se et uberørt Kuiper Belt-objekt forteller oss nå at kontaktbinarier virkelig formes, og kanskje når vi ser kometer ser vi mindre versjoner av veldig skadet kontaktbinarier. ”
For øyeblikket er bare omtrent en prosent av dataene som er lagret på New Horizons mottatt av vitenskapsteamet på bakken. Romfartøyet vil overføre data til Jorden de neste 20 månedene, og avsløre mer om 2014 MU69s topografi og sammensetning. I mellomtiden vil New Horizons fortsette sin flukt mot kanten av solsystemet på rundt 30 000 km / t - men dagene med leting er ikke over ennå.
"Romskipet er i topp helse, " sier Stern, og legger til at New Horizons har nok kraft i sin radioisotop termoelektriske generator (RTG) til å fungere i 15 til 20 år til. Farkosten kan fortsette vitenskapelige operasjoner til omtrent 2, 5 ganger sin nåværende avstand fra solen, og det har nok drivstoff igjen til å avfyre thrusterne sine til å endre kurs mot et annet objekt. (The New Horizons-teamet måtte utføre flere banekorreksjoner som fører frem til flybyen med 2014 MU69.) Når det fortsetter å fly mot solsystemets kant, vil New Horizons holde øye med flere planetariske kropper å studere, enten av å observere dem gjennom sine teleskopkameraer, eller hvis vi er heldige, ved å fly nær en annen gjenstand.
"Nøkkelen til vitenskapen som vi gjør er om den studerer objekter eksternt med teleskopene våre, eller om vitenskapen i Kuiper Belt også vil inkludere en flyby, " sier Stern. "Og jeg kan ikke gi deg svaret i dag, fordi vi ikke vet det."
Foreløpig ser teamet fram til å motta de gjenværende dataene på romfartøyet for å lære mer om 2014 MU69, den fjerneste og eldgamle verden som noen gang er utforsket.
