Afbeelding tegoed: NASA / JHUAPL / SwRI
Het Solar Wind Around Pluto (SWAP) -instrument aan boord van het New Horizons-ruimtevaartuig is ontworpen om de interacties van Pluto en Charon met de zonnewind, de hogesnelheidsstroom van geladen deeltjes die uit de zon stromen, te meten. Het begrijpen van deze interacties zal de kennis van onderzoekers vergroten over de astrofysische processen die deze lichamen en dat deel van het zonnestelsel beïnvloeden.
De ruimtewetenschappelijke gemeenschap begrijpt de extremen (de grensstaten genoemd) van zonnewindinteracties met planeten, kometen en andere lichamen, maar niemand weet wat voor soort interactie er bij Pluto is. Komeet Borrelly vertegenwoordigt een sterke interactie met de zonnewind, terwijl Venus een zwakke vertegenwoordigt.
'We verwachten dat Pluto-zonnewindinteracties ergens tussen de sterke en zwakke extremen liggen', zegt SWAP-hoofdonderzoeker Dr. David J. McComas, een senior executive director bij het Southwest Research Institute? (SwRI?).
Na metingen te hebben gedaan bij Pluto, zijn onderzoekers van plan de SWAP-gegevens te gebruiken om basisparameters over het systeem te definiëren. Zodra onderzoekers bijvoorbeeld weten hoe dergelijk materiaal van Pluto afkomt, kunnen ze vervolgens de hoeveelheid Pluto's atmosfeer schatten die de ruimte in ontsnapt. Dit zal inzicht geven in de structuur en het lot van de atmosfeer zelf.
SWAP zou soortgelijke metingen uitvoeren bij Charon en ten minste één Kuipergordelobject; het team verwacht echter dat die interacties veel zwakker zullen zijn, simpelweg omdat de atmosfeer van deze objecten naar verwachting minder uitgestrekt zal zijn en waarschijnlijk niet veel materiaal zal uitstoten.
Een ander van de vele Pluto-mysteries is waar de interacties van de zonnewind rond de planeet zullen plaatsvinden, dus wetenschappelijke plannen vragen om SWAP om continue metingen te doen als het Pluto nadert en passeert.
'We weten wanneer en waar we sommige instrumenten moeten gebruiken om een afbeelding of meting te maken bij Pluto', zegt McComas. "Interacties met zonnewind vormen echter een behoorlijke uitdaging omdat we proberen dit onzichtbare ding rondom Pluto op een onzekere afstand ervan te meten."
“De wetenschap die we van SWAP verwachten, is onmogelijk te verwezenlijken zonder daadwerkelijk naar Pluto-Charon te gaan en de omgeving rechtstreeks te bemonsteren. Die mogelijkheid is iets dat NASA pionierde en dat tot op de dag van vandaag alleen de Verenigde Staten kunnen doen ”, zegt Dr. Alan Stern, hoofdonderzoeker van New Horizons en uitvoerend directeur van SwRI.
De ongelooflijke afstanden van Pluto tot de zon vereisten dat het SWAP-team het grootste diafragma-instrument bouwde dat ooit is gebruikt om de zonnewind te meten. Hiermee kan SWAP metingen uitvoeren, zelfs als de zonnewind erg zwak is. Het instrument combineert ook een vertragingspotentiaalanalysator (RPA) met een elektrostatische analysator (ESA) om uiterst fijne, nauwkeurige energiemetingen van de zonnewind mogelijk te maken.
"Mocht de interactie tussen Pluto en de zonnewind erg klein blijken te zijn, dan zullen de combinatie van RPA en ESA ons in staat stellen minieme veranderingen in de zonnewindsnelheid te meten", zegt Scott Weidner, de SWAP-instrumentmanager en een SwRI-hoofdwetenschapper.
De verschillende instrumenten aan boord van New Horizons zijn ontworpen en worden onafhankelijk gebouwd, maar er wordt van hen verwacht dat ze samenwerken om belangrijke nieuwe inzichten over Pluto, Charon en hun Kuipergordelburen te onthullen. SWAP meet lage-energie-interacties, zoals die veroorzaakt door de zonnewind. Het complement ervan, de Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, of PEPSSI, zal kijken naar deeltjes met een hogere energie, zoals pickup-ionen. De bovenkant van het energiebereik van SWAP kan enkele pickup-ionen meten en PEPSSI gaat verder waar SWAP ophoudt om de hoogste energie-interacties te zien.
De zon en de zonnewind beïnvloeden het hele zonnestelsel en zouden interessante wetenschappelijke kansen moeten creëren voor SWAP gedurende de geplande reis van negen jaar naar Pluto. SWAP zal elk jaar meer dan een maand werken en zal heliosferische opneemionen proeven die afkomstig zijn uit de interstellaire ruimte en geïoniseerd worden wanneer ze in de buurt van de zon komen. Andere pickup-ionen zijn afkomstig van materiaal in het zonnestelsel. Onderzoekers hebben aangetoond dat zelfs botsingen tussen Kuipergordelobjecten leiden tot minuscule korrels die naar de zon afdrijven, verdampen en geïoniseerd worden. Als het Cassini-ruimtevaartuig in juli Saturnus bereikt, kunnen onderzoekers observeren
deze zogenaamde "buitenste bron" -opname-ionen tot 10 astronomische eenheden (AU, de afstand van de aarde tot de zon), het gebied waar wordt aangenomen dat de opname-ionen uit de buitenste bron beginnen.
"We zijn op 30 AU voordat New Horizons zelfs Pluto bereikt. Terwijl we ons richten op een Kuipergordelobject, kunnen we overal tussen de 30 en 50 AU zijn, waar de invloed van heliosferische opneemionen steeds groter wordt in de zonnewind ', zegt McComas. "Tijdens de reis naar Pluto kunnen we de theorie van de externe bron valideren of weerleggen, wat een opwindende opwarming is om Pluto zelf te bereiken."
Oorspronkelijke bron: SWRI-persbericht
