Asteróide tem núcleo primordial

É um planetesimal espreita abaixo da superfície de 21 Lutetia?

Os resultados mais recentes da sonda Rosetta espaço revelam que asteróide 21 Lutetia pode ter um núcleo de metal-ricos densa que se formou no início do sistema solar. O fato de que esse núcleo primordial está sob camadas de rocha desafia nossa compreensão do que o sistema solar era como antes os planetas se formaram.

Rosetta foi lançada pela Agência Espacial Europeia em 2004 e seu destino final é o cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko em 2014. Até agora, em sua jornada de uma década, ela também encontrou dois asteróides - 2867 Steins e Lutetia 21 - no cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter. Rosetta veio para dentro de 3200 km, de 21 Lutetia em julho de 2010 e fez medições detalhadas do asteróide.Hoje, os astrônomos publicou três artigos científicos com base nessas medições de características de massa, volume e espectral - com resultados inesperados.

Durante o fly-by, 60 imagens de Rosetta do Sistema de Imagem Óptico, espectroscópicas e Infrared Remote (OSIRIS) instrumento foram usados ​​para determinar que as medidas de asteróides cerca de 121 × 101 × 75 km, um volume total apenas 5% diferente daquele previsto pelo chão baseado em observações. "Fiquei muito surpreso com o quão bem as duas técnicas correspondentes", explica Holger Sierks, do Max Planck Institute for Solar System Research, na Alemanha, e principal autor de um dos papéis.

Puxão da gravidade sentimento é

Um segundo relatórios em papel, em 21 Lutetia em massa, que é inferida a partir da influência gravitacional do asteróide tinha na nave espacial se aproximando. A velocidade da Rosetta foi alterada pelo puxão do asteróide e este manifestou-se em turnos Doppler nos sinais de rádio, ele retornou para a Terra. Depois de tomar a influência gravitacional de outros corpos do sistema solar em conta, 21 Lutetia mudou a freqüência de Rosetta de sinais por 36,2 mHz, que se traduz em uma massa de 1,7 × 10 ¹⁸  kg.

Armado com a massa eo volume do asteróide, os pesquisadores foram capazes de calcular a sua densidade. O que eles encontraram os surpreendeu. "Acontece que 21 Lutetia é um dos mais densos asteróides conhecidos", explica Sierks. , Com uma densidade de 3,4 g / cm ³ , é mais denso do que a maioria das amostras de meteoritos. Asteróides mais observado anteriormente variam de densidade entre 1,2 e 2,7 g / cm ³ . Isto é porque a maioria são "Humpty-Dumpty" asteróides: aqueles que foram esmagados separados por colisões, antes sendo lentamente juntar-se novamente pela gravidade. Os espaços entre as rochas recombinados causar esses asteróides ter baixa densidade - mas os resultados sugerem que a Rosetta 21 Lutetia não pode ser tal asteróide um.

Pesquisadores também usaram Rosetta é visível, infravermelho e Thermal Imaging Spectrometer instrumento (VIRTIS) para trabalhar a composição do asteróide, relatando os resultados no trabalho final do trio. Eles concluíram que 21 Lutetia regolito - a camada de poeira e terra que fica em cima da rocha subjacente - mostra propriedades térmicas semelhantes ao pó encontrado na lua. Portanto, regolito do asteróide é provável que tenha uma densidade similar de cerca de 1,3 g cm ^-3 . Isto significa que o interior do asteróide deve ser ainda mais denso do que o valor global de 3,4 g cm ^-3 . VIRTIS também não conseguiu encontrar assinaturas de minerais metálicos em 21 de superfície de Lutetia, que fornece uma pista importante sobre a origem do asteróide.

Núcleo primordial está intacta

Sierks acredita que os resultados sugerem que a Rosetta 21 Lutetia tem uma origem primordial. "Um núcleo de metal-rica, formada apenas 1-2 milhões de anos após a formação do sistema solar, seria responsável pela alta densidade e talvez também explicar por que não vemos metais na superfície", disse ele. Teria de ter se formado tão cedo, a fim de fast-decadente isótopos radioativos para manter o asteróide fledging derretido, permitindo que os materiais mais pesados ​​[metais] a afundar-se em direção ao centro. "Isso faria 21 Lutetia um planetesimal [um bloco de construção de planetas] e que teria sido inicialmente esférica", acrescentou. Bilhões de anos de colisões com outros corpos teriam lentamente cinzelada 21 Lutetia no corpo retorcido que é hoje, deixando seu núcleo primordial intactas.

No entanto, nem todos concordam com a explicação com núcleo denso. "Os dados são grandes, mas a interpretação é falho", alerta Denton Ebel, pesquisador de meteoritos do Museu Americano de História Natural, em Nova York. "A inferência de um metal-rica composição em massa planetesimal é um estiramento", diz ele.

No entanto, se for verdade, Erik Asphaug, da University of California, Santa Cruz, acredita que a descoberta ainda causa problemas. "O conceito de ter um corpo altamente diferenciados, isto é, ao mesmo tempo coberto de rock, não se encaixa com o nosso entendimento anterior de como o sistema solar foi formado", diz ele. "Parece Lutetia viola alguns dos preceitos sagrados das origens do sistema solar."

O trio de trabalhos foram publicados na Ciência .

Giroscópio a laser medidas "wobble" da Terra

Girando em torno de

Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um novo tipo de giroscópio que é o primeiro a medir o "wobble" no eixo de rotação da Terra a partir de um laboratório terrestre. Astrônomos normalmente track esta oscilação, monitorando continuamente a posição de objetos distantes, como quasares. Mas este novo método vai fornecer uma alternativa muito mais simples e mais barato para estas leituras em grande escala astronômica, os cientistas afirmam.

A Associação Internacional de Geodésia, que estava envolvido neste esforço, mantém os quadros de referência terrestres e celestes, que formam uma base essencial para a navegação e do estudo da Terra.O quadro de referência terrestre é relevante para um observador na superfície da Terra. Por exemplo, ele descreve por que o Sol parece estar nascendo e se pondo todos os dias, quando sabemos que ela é a própria Terra que gira. O quadro de referência celestial - com base no centro do sistema solar - é calculada usando 212 corpos astronômicos distantes, como quasares e é usado para determinar a posição de todos os planetas incluindo a Terra.

Marcadores distante

O conhecimento preciso da rotação da Terra e da orientação do eixo de rotação em função do tempo é necessário para ligar os dois quadros de referência com precisão suficiente. Por muitas décadas agora, isso tem sido feito por meio de observações de rádio telescópio, com base em uma técnica conhecida como interferometria Very Long Baseline (VLBI). Infelizmente, esta é uma cara e uma abordagem altamente envolvido, estações abrangendo toda a Terra inteira, e até hoje esse sistema não pode ser operado de forma contínua. Sem o conhecimento preciso da duração do dia e da orientação da Terra, é impossível estabelecer posições locais do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) com precisão suficiente.

Bambeia mundo

Rastreamento dessa orientação é complicada pelo fato de que a Terra oscila sobre seu eixo. Tanto o Chandler eo balanço anuais são pequenas irregularidades na posição dos pólos geográficos da Terra e, portanto, uma mudança no seu eixo de rotação. A oscilação anual é devido a uma pequena mudança na inclinação, como resultado da atração gravitacional devido à ligeira elipticidade da órbita da Terra. A oscilação de Chandler é uma oscilação de 435 dias eixo da Terra atribuído a fatores como a variação de pressão do oceano chão e vento. Como o sinal Chandler é particularmente imprevisível, é necessário medir e acompanhar isso.

Agora, Ulrich Schreiber, da Universidade Técnica de Munique e seus colegas usaram lasers anel - que têm sido utilizados para orientação de aeronaves, há muitos anos - e aumentou sua sensibilidade e estabilidade ao longo de várias ordens de magnitude, a fim de torná-los adequados para o monitoramento a longo período de mudanças no eixo da Terra, como a oscilação de Chandler.

O anel

Um laser de campainha usa dois feixes de laser single-mode que se propagam em torno de uma cavidade laser fechado em direções opostas. Se um laser anel está girando, as duas ondas opostas são ligeiramente deslocada em freqüência e um padrão de interferência batida é observada, o que é proporcional à taxa de rotação. Desde que o sensor é rigidamente fixado à Terra, torna-se capaz de sentir pequenas variações na velocidade de rotação da Terra e da direção do eixo de rotação. "Nossa G-ring é orientada horizontalmente Se quisermos colocá-lo na linha do equador, veríamos nada -. Projeção desaparece - e no pólo do sinal seria máxima, mas o movimento polar desapareceria", diz Schreiber.

A equipe projetou uma versão muito upscale de um laser de anel de aeronaves. "Os dispositivos comerciais são aproximadamente 10 cm de um lado, a nossa é 4 m de lado", explica Schreiber. O dispositivo é colocado em uma temperatura estabilizada vault forma que os sinais com uma freqüência tão baixa quanto 25 nHz pode ser extraído. A tecnologia de espelho de tomada de também necessário para fazer um grande salto para o giroscópio para trabalhar e Schreiber explica que seu anel é capaz de rodar constantemente.Seu aparelho foi feita de Zerodur - um copo de cerâmica com muito baixa expansão térmica.

Sentido e estabilidade

Graças à sensibilidade e estabilidade do giroscópio grande anel de laser, a equipe foram capazes de medir diretamente o efeito combinado do Chandler e do balanço anual da Terra girando livremente. Seus dados medidos estava em excelente concordância com as medições independentes, utilizando o método astronômico.

Quando comparado com o método de VLBI experimentadas e testadas, Schreiber diz que ainda é cedo para o seu método. "Nós ainda estamos cerca de um fator de cinco curtas do desempenho VLBI e ainda seria necessário reduzir o desvio de sensor ainda Entretanto, quando proposto pela primeira vez lasers anel para este fim, em meados dos anos noventa, todos os alunos sinalizados nos longe. - o argumento de que não podemos reduzir a deriva ao longo de várias ordens de magnitude e que cerca de seis ordens de magnitude em ganho de sensibilidade foi irreal ", diz um entusiasmado Schreiber, sugerindo que novos desenvolvimentos serão feitas nos dias que virão.

A pesquisa é descrita na revista Physical Review Letters .

Plasmônica produz luz UV extrema

Funnelling luz ultravioleta extrema

Uma equipe internacional de pesquisadores inventou uma maneira simples de criar pulsos ultracurtos de luz ultravioleta extremo (EUV).O sistema utiliza um guia de ondas 3D novo metálica, ou "nanofunnel", que os abrigos pulsos de luz infravermelha para EUV.

EUV luz tem um comprimento de onda de cerca de 50-50 nm, que é cerca de 1-100 vezes menor que a da luz visível. Como resultado, ultracurtos pulsos de luz EUV são ideais para estudar os fenômenos da física fundamental - por exemplo, como os elétrons se movem em átomos, moléculas e sólidos.

No entanto, é difícil produzir radiação EUV usando métodos convencionais que dependem usando pulsos de luz amplificada de um oscilador (a fonte de luz laser) para ionizar átomos de gás nobre.Os elétrons liberados durante este processo são acelerados no campo da luz e seu excedente de energia é liberada como attosecond (10 ^-18  s) pulsos de luz de comprimentos de onda diferentes. O menor comprimento de onda da luz pode então ser "filtrados" para produzir um pulso único EUV - um processo complicado.

Maneira mais simples de fazer pulsos

Agora, pesquisadores do Instituto Avançado Coréia de Ciência e Tecnologia (KAIST), o Instituto Max Planck de Óptica Quântica (MPQ) na Alemanha e Estado Georgia University (GSU), em os EUA vieram com uma diferente - e muito mais simples - como de fazer as coisas.

A nova técnica funciona através da conversão de femtossegundos (10 ^-15  s) pulsos de infravermelho em pulsos de femtossegundos EUV. O processo de explora-plasmon de superfície polaritons (SPPS), que são partículas, como oscilações coletivas que ocorrem quando a luz interage com os elétrons de um metal de condução.

O nanofunnel feitas pela equipe KAIST-MPQ-GSU foi concebido de modo que concentra pulsos de luz infravermelha incidente em um ponto que é menor que o comprimento de onda da luz incidente. O funil é uma nanoestrutura metálica de prata que contém um buraco oco em forma de cone cônico. O cone é apenas alguns micrômetros de comprimento e cheia de gás xenônio. A ponta do funil é de cerca de 100 nm de diâmetro.

Campos concentrando

Os pesquisadores enviaram pulsos de luz infravermelha (a uma taxa de 75 MHz) para o funil, que é projetado de modo que ele contém fragmentos de metal que são carregados positivamente, seguido por manchas que são carregadas negativamente. Esse arranjo produz flutuações eletromagnéticas nas paredes internas do funil, o que resultará na criação da SPPS. Estas partículas em seguida, viajar para a ponta, onde o formato cônico do funil concentra seus campos.

"O campo no interior do funil pode tornar-se algumas centenas de vezes mais forte do que o campo da luz incidente infravermelhos", explica Mark Stockman da GSU. "Este reforço resultados de campo na geração de luz EUV no gás Xe".

Uma característica importante do nanofunnel é que ele pode ser produzido em freqüências de até aproximadamente 75 MHz. Seung-Woo Kim, chefe de equipa na KAIST, onde os experimentos foram realizados, acrescenta: "Devido ao seu comprimento de onda curta duração do pulso e potencialmente curto, pulsos de luz EUV podem ser uma importante ferramenta para explorar a dinâmica de elétrons em átomos, moléculas e sólidos. elétrons se movem muito rápido - na escala de tempo attosecond - e flashes de luz que são mais curtos do que attoseconds longos são, portanto, necessária para a imagem dessas partículas Embora os cientistas usam rotineiramente flashes de luz attosecond para esses estudos, eles têm freqüências muito mais baixas Nosso nanofunnel novo pode mudar tudo.. este ".

Os resultados estão detalhados na Nature Photonics .

Planeta anão colocado em foco

Telescópio em San Pedro lança luz sobre Eris

Um encontro casual com a luz de uma estrela distante deu astrônomos uma riqueza de informações sobre Eris - um "planeta anão", que é atualmente quase 100 vezes mais distante do Sol que a Terra. Usando telescópios múltiplos para assistir Eris mover-se em frente da estrela, uma equipe internacional de cientistas elaborou o diâmetro do planeta anão e medida a sua capacidade de refletir a luz. As observações revelam que Eris é aproximadamente o mesmo tamanho de Plutão, mas densa e brilhante, com o brilho sugerindo que Eris é coberto com uma camada de milímetro de espessura de gelo que se renova em um ciclo de 500 anos.

Descoberto em 2005, Eris é um dos objetos mais distantes conhecidos no sistema solar. Ao estudar o movimento relativo de Eris e sua lua Dysnomia de acompanhamento, os astrônomos já trabalhou-se que Eris é de cerca de um quarto da massa da nossa Lua, tornando-se cerca de 27% mais pesado do que Plutão.Portanto, os astrônomos pensavam que Eris também possui um diâmetro maior do que Plutão - mas não conseguiu obter qualquer estimativas confiáveis ​​porque Eris está tão longe que é apenas um ponto de luz até mesmo para os telescópios mais poderosos.

Vanishing Act

Agora, no entanto, Bruno Sicardy do Observatoire de Paris LESIA e colegas têm usado vários telescópios na América do Sul para acompanhar Eris enquanto se movia entre uma estrela ea Terra, revelando que Eris é de fato o mesmo tamanho de Plutão. Quando tal ocorre uma ocultação, os observadores ao longo de um estreito caminho na superfície da Terra é ver a estrela desaparecer por até um minuto - bem como um eclipse solar. Medindo o tempo que a luz estelar é bloqueada em vários pontos diferentes no caminho, a equipe pode trabalhar fora do raio de Eris. De acordo com Sicardy, o principal desafio não é fazer as medições, mas sim prever exatamente quando e onde a ocultação será visível.

Desta vez, os cálculos da equipe painstaking valeu a pena porque três telescópios no Chile - dois em San Pedro de Atacama e as outras várias centenas de quilômetros de distância de La Silla - viu uma queda pronunciada na luz da estrela como Eris atravessou-o em novembro de 2010. Um telescópio quarto na Argentina, a poucas centenas de quilômetros de La Silla, não vi nenhum mergulho - e, juntos, esta informação permitiu à equipa trabalhar o diâmetro de Eris estar em algum lugar entre 2314 e 2338 km. Este é mais preciso do que a nossa atual estimativa para o diâmetro de Plutão (2300-2400 km), que é complicada por tremido causado pela atmosfera de Plutão. De fato, o estudo ocultação poderia encontrar nenhuma evidência de uma atmosfera de Eris.

Ao medir a luz de Eris durante a ocultação, a equipe também foi capaz de determinar a quantidade de luz solar é refletida de sua superfície. Os pesquisadores foram capazes de confirmar observações anteriores de que Eris é muito brilhante, mostrando que ela tem um "albedo visível geométrica" ​​de 0,96. Isso é muito maior do que Plutão, que é cerca de 0,6. O brilho vem como uma surpresa porque, graças à sua exposição ao vento solar, Eris era esperado para ser muito mais escura.

Sublimando espuma

Sicardy acredita que o albedo alta é causada por uma camada extremamente fina de nitrogênio congelado "espuma" apenas um milímetro de espessura sobre a superfície de Eris. Apesar de Eris é agora cerca de 100 unidades astronômicas (UA) do Sol, tem uma órbita muito excêntrica que vai trazê-lo de tão perto quanto 38 AU em cerca de 250 anos. Medida que se aproxima do Sol, Sicardy acredita que a fina camada de nitrogênio sublimar para criar uma atmosfera muito parecida com a de Plutão. Eris quando então se move para longe do Sol, o gás vai voltar a congelar para criar uma superfície nova e brilhante. Mike Brown, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que fazia parte da equipe que descobriu Eris, concorda com essa idéia de renovação. "Parece uma hipótese muito natural para explicar tanto o albedo elevado e à falta de variações na superfície aparente", diz ele.

Quando o resultado novo é combinado com a massa conhecida de Eris, sugere que a densidade do planeta anão é cerca de 2,5 g / cm³ - em comparação com Plutão em 2,0 e 5,5 para a Terra. De acordo com Sicardy, isto significa que Eris é mais rocha coberta de uma camada espessa de 100 km de nitrogênio congelado e metano.Plutão, por outro lado parece ter menos rock e mais gelo. Brown, que não estava envolvido nesse trabalho mais recente, diz que acha "o valor extraordinariamente elevado de rocha no interior da Eris em comparação com Pluto" para ser "a coisa mais surpreendente", sobre a observação.

As observações estão descritos na Nature 478 493 .