Bildnachweis: NASA / JHUAPL / SwRI
Das Instrument SWAP (Solar Wind Around Pluto) an Bord des Raumfahrzeugs New Horizons wurde entwickelt, um die Wechselwirkungen von Pluto und Charon mit dem Sonnenwind zu messen, dem Hochgeschwindigkeitsstrom geladener Teilchen, der aus der Sonne herausfließt. Das Verständnis dieser Wechselwirkungen wird das Wissen der Forscher über die astrophysikalischen Prozesse erweitern, die diese Körper und diesen Teil des Sonnensystems betreffen.
Die weltraumwissenschaftliche Gemeinschaft versteht die Extreme (sogenannte Grenzzustände) der Wechselwirkungen des Sonnenwinds mit Planeten, Kometen und anderen Körpern, aber niemand weiß, welche Art von Wechselwirkung bei Pluto vorhanden ist. Der Komet Borrelly repräsentiert eine starke Wechselwirkung mit dem Sonnenwind, während die Venus eine schwache darstellt.
"Wir erwarten, dass die Wechselwirkungen zwischen Sonnenwind und Pluto irgendwo zwischen den starken und schwachen Extremen liegen", sagt SWAP-Untersuchungsleiter Dr. David J. McComas, Senior Executive Director am Southwest Research Institute. (SwRI?).
Nach Messungen bei Pluto planen die Forscher, anhand der SWAP-Daten grundlegende Parameter für das System zu definieren. Wenn Forscher beispielsweise wissen, wie solches Material von Pluto stammt, können sie die Menge der Pluto-Atmosphäre abschätzen, die in den Weltraum entweicht. Dies wird Einblicke in die Struktur und das Schicksal der Atmosphäre selbst geben.
SWAP würde ähnliche Messungen in Charon und mindestens einem Kuipergürtelobjekt durchführen. Das Team erwartet jedoch, dass diese Wechselwirkungen viel schwächer sind, nur weil erwartet wird, dass die Atmosphären dieser Objekte weniger umfangreich sind und wahrscheinlich nicht viel Material emittieren.
Ein weiteres der vielen Rätsel um Pluto ist, wo die Wechselwirkungen des Sonnenwinds um den Planeten herum auftreten werden. Wissenschaftliche Pläne sehen daher vor, dass SWAP kontinuierliche Messungen durchführt, wenn es sich Pluto nähert und an ihm vorbeiführt.
„Wir wissen, wann und wo wir einige der Instrumente verwenden müssen, um bei Pluto ein Bild oder eine Messung aufzunehmen“, sagt McComas. "Wechselwirkungen mit Sonnenwind stellen jedoch eine ziemliche Herausforderung dar, da wir versuchen, dieses unsichtbare Objekt, das Pluto umgibt, in ungewisser Entfernung davon zu messen."
„Die Wissenschaft, die wir von SWAP erwarten, ist unmöglich zu erreichen, ohne tatsächlich zu Pluto-Charon zu gehen und seine Umgebung direkt zu untersuchen. Diese Fähigkeit hat die NASA entwickelt und kann bis heute nur die USA “, sagt Dr. Alan Stern, Principal Investigator von New Horizons und Executive Director bei SwRI.
Die unglaublichen Entfernungen von Pluto von der Sonne erforderten, dass das SWAP-Team das größte Aperturinstrument baute, das jemals zur Messung des Sonnenwinds verwendet wurde. Damit kann SWAP auch dann Messungen durchführen, wenn der Sonnenwind sehr schwach ist. Das Instrument kombiniert außerdem einen Verzögerungspotentialanalysator (RPA) mit einem elektrostatischen Analysator (ESA), um äußerst feine und genaue Energiemessungen des Sonnenwinds zu ermöglichen.
„Sollte sich herausstellen, dass die Wechselwirkung zwischen Pluto und dem Sonnenwind sehr gering ist, können wir mit der RPA- und ESA-Kombination winzige Änderungen der Sonnenwindgeschwindigkeit messen“, sagt Scott Weidner, SWAP-Instrumentenmanager und Hauptwissenschaftler des SwRI.
Die verschiedenen Instrumente an Bord von New Horizons wurden entworfen und werden unabhängig voneinander gebaut. Es wird jedoch erwartet, dass sie zusammenarbeiten, um wichtige neue Erkenntnisse über Pluto, Charon und ihre Nachbarn im Kuipergürtel zu gewinnen. SWAP misst energiearme Wechselwirkungen, wie sie beispielsweise durch den Sonnenwind verursacht werden. Seine Ergänzung, die Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI), wird Teilchen mit höherer Energie wie Pickup-Ionen untersuchen. Die Spitze des SWAP-Energiebereichs kann einige Aufnahmeionen messen, und PEPSSI setzt dort an, wo SWAP aufhört, um die Wechselwirkungen mit der höchsten Energie zu sehen.
Die Sonne und ihr Sonnenwind wirken sich auf das gesamte Sonnensystem aus und sollten SWAP während seiner geplanten neunjährigen Reise nach Pluto interessante wissenschaftliche Möglichkeiten bieten. SWAP wird jedes Jahr länger als einen Monat in Betrieb sein und Heliosphären-Ionen aufnehmen, die aus dem interstellaren Raum stammen und ionisiert werden, wenn sie sich der Sonne nähern. Andere Aufnahmeionen stammen aus Material im Sonnensystem. Forscher haben gezeigt, dass selbst Kollisionen zwischen Objekten des Kuipergürtels zu winzigen Körnern führen, die zur Sonne driften, verdampfen und ionisiert werden. Wenn das Cassini-Raumschiff diesen Juli den Saturn erreicht, können Forscher es beobachten
Diese sogenannten "äußeren Quellen" nehmen Ionen auf 10 astronomische Einheiten auf (AU, die Entfernung von der Erde zur Sonne), die Region, in der vermutlich die Ionen von der äußeren Quelle beginnen.
"Wir werden bis 30 AU unterwegs sein, bevor New Horizons Pluto überhaupt erreicht. Während wir auf ein Kuipergürtelobjekt zielen, können wir uns zwischen 30 und 50 AE befinden, wo der Einfluss heliosphärischer Aufnahmeionen im Sonnenwind immer größer wird “, sagt McComas. "Auf der Reise nach Pluto werden wir in der Lage sein, die Theorie der äußeren Quelle zu validieren oder zu widerlegen. Dies ist eine aufregende Vorbereitung, um Pluto selbst zu erreichen."
Originalquelle: SWRI-Pressemitteilung
