Bildekreditt: NASA / JHUAPL / SwRI
Solar Wind Around Pluto (SWAP) instrumentet ombord på New Horizons romfartøy er designet for å måle samspillet mellom Pluto og Charon med solvinden, den høye hastighetsstrømmen av ladede partikler som strømmer ut fra solen. Å forstå disse interaksjonene vil utvide forskernes kunnskap om de astrofysiske prosessene som påvirker disse kroppene og den delen av solsystemet.
Det romfaglige samfunnet forstår ytterpunktene (kalt de begrensende tilstandene) av solvindinteraksjoner med planeter, kometer og andre kropper, men ingen vet hva slags interaksjon som er til stede på Pluto. Kometen Borrelly representerer et sterkt samspill med solvinden, mens Venus representerer en svak.
"Vi forventer at vindvind-interaksjoner på Pluto vil ligge et sted mellom de sterke og svake ytterpunktene," sier SWAP-hovedetterforsker Dr. David J. McComas, en administrerende direktør ved Southwest Research Institute? (SwRI?).
Etter å ha foretatt målinger på Pluto, planlegger forskere å bruke SWAP-data for å definere grunnleggende parametere om systemet. Når for eksempel når forskere vet hvordan slikt materiale kommer av Pluto, kan de deretter estimere mengden av Plutos atmosfære som rømmer ut i verdensrommet. Dette vil avdekke innsikt i strukturen og skjebnen til selve atmosfæren.
SWAP ville fortsette å ta lignende målinger på Charon og minst ett Kuiper-belteobjekt; teamet forventer imidlertid at disse interaksjonene vil være mye svakere bare fordi atmosfærene til disse objektene forventes å være mindre omfattende og ikke sannsynlig vil avgi mye materiale.
Et annet av de mange Pluto-mysteriene er der samspillet mellom solvinden vil oppstå rundt planeten, så vitenskapens planer krever at SWAP skal ta kontinuerlige målinger når den nærmer seg og passerer Pluto.
"Vi vet når og hvor vi skal bruke noen av instrumentene til å ta et bilde eller en måling på Pluto," sier McComas. "Interaksjoner med solvind er imidlertid en utfordring fordi vi prøver å måle denne usynlige saken rundt Pluto i en usikker avstand fra den."
"Vitenskapen vi forventer at SWAP skal utføre er umulig å oppnå uten å faktisk gå til Pluto-Charon og direkte ta prøver av omgivelsene. Den muligheten er noe som NASA var pioner og som i dag bare USA kan gjøre, sier Dr. Alan Stern, hovedetterforsker for New Horizons og en administrerende direktør i SwRI.
De utrolige avstandene fra Pluto fra solen krevde at SWAP-teamet bygde det største blenderinstrumentet som noensinne er brukt for å måle solvinden. Det gjør at SWAP kan foreta målinger selv når solvinden er veldig spent. Instrumentet kombinerer også en retarderende potensiell analysator (RPA) med en elektrostatisk analysator (ESA) for å muliggjøre ekstremt fine, nøyaktige energimålinger av solvinden.
"Skulle samhandlingen mellom Pluto og solvinden vise seg å være veldig liten, vil RPA og ESA-kombinasjonen tillate oss å måle minutters endringer i solvindhastigheten," sier Scott Weidner, SWAP-instrumentlederen og en SwRI-hovedforsker.
De forskjellige instrumentene ombord i New Horizons ble designet og bygges uavhengig, men allikevel forventes de å samarbeide for å avsløre betydelig ny innsikt om Pluto, Charon og deres naboer til Kuiper-beltet. SWAP måler interaksjoner med lav energi, for eksempel de som er forårsaket av solvinden. Komplementet, Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, eller PEPSSI, vil se på partikler med høyere energi, for eksempel pickupioner. Toppen av SWAPs energiområde kan måle noen hentningsioner, og PEPSSI plukker opp der SWAP går av for å se de høyeste energiinteraksjonene.
Solen og dens solvind påvirker hele solsystemet og bør skape interessante vitenskapelige muligheter for SWAP gjennom den planlagte ni år lange reisen til Pluto. SWAP vil operere i mer enn en måned hvert år og vil ta prøver av heliosfære pickupioner? -Ioner som har sitt utspring i det interstellare rommet og blir ioniserte når de kommer i nærheten av solen. Andre hentingsioner kommer fra materiale inne i solsystemet. Forskere har vist at selv kollisjoner mellom Kuiper-belteobjekter resulterer i ørsmå korn som driver mot solen, fordamper og blir ioniserte. Når Cassini-romfartøyet når Saturn i juli, vil forskere kunne observere
disse såkalte "ytre kilde" pickupioner til 10 astronomiske enheter (AU, avstanden fra Jorden til solen), regionen der det antas å begynne pickupioner fra den ytre kilden.
"Vi kommer til 30 AU før New Horizons til og med når Pluto. Mens vi retter oss mot et Kuiper-belteobjekt, kan vi være hvor som helst fra 30 til 50 AU, hvor påvirkningen fra heliosfære pickupioner blir større og større i solvinden, sier McComas. "På reisen ut til Pluto vil vi kunne validere eller motbevise den ytre kildeteorien, som er en spennende oppvarming til å nå Pluto selv."
Originalkilde: SWRI News Release
