Obraz pierśceni Saturna wykonany przez sondę Cassini na 1 dzień przed zakończeniem misji.

Mili Państwo,

To już dwudzieste astro-notki. I trzeci rok ich ukazywania się. Przed Świętami zajmiemy się tematami związanymi z Układem Słonecznym – jednym z ostatnich rezultatów uzyskanych przez misję Cassini oraz korektą pozycji anteny komunikacyjnej i całego… Voyagera-1. A do tego zagadnieniem nie związanym z Układem Słonecznym ale z planetami wokół pulsara i ewentualnym zaleganiem na nich wody.

Zacznijmy od sondy Cassini. W jednym z jej ostatnich pomiarów stwierdzono, że obecność pierścieni zaburza kształt jonosfery (czyli warstwy ponad powierzchnią planety która stanowi domknięcie pętli prądowych produkowanych przez zjonizowane cząstki w jej magnetosferze).

Jeden z ostatnich kolorowych obrazów przesłanych przez sondę Cassini – wlot w atmosferę Saturna.

Konkretnie, za pierścieniami A i B jonosfera jest słabsza co powoduje asymetrię między północną a południową półkulą Saturna. Gęstość cząsteczek plazmy sięga tam 1000/cm^3. Pierścienie C i D już nie mają takiego wpływu – są bardziej przeźroczyste. Rozważa się (Jan-Erik Wahlund), czy z pierścieni wewnętrznych nie pada “deszcz jonów” na powierzchnię Saturna. W pomiarach brał udział przyrząd RPWS (Radio and Plasma Wave Science).

Trajektoria sondy została przedstawiona na rysunku. Widać, że Jowisza użyto jako wtórnego przyspieszacza dla sondy Cassini w kierunku Saturna. Lot do celu zajął „Cassiniemu” 7 lat. Odległość jaką musiała przebyć sonda wyniosła około 2 miliardów km. Po wykonaniu końcowych 22 okrążeń Saturna (wewnątrz systemu jego pierścieni) „Cassini” zakończył swój żywot jako meteor w gęstej atmosferze planety. Ją też przedstawia jedno z ostatnich (kolorowych) zdjęć wykonanych przez kamerę na próbniku. Ostatnie sygnały od sondy zostały przechwycone przez antenę Deep Space Network w Canberrze (Australia) 14 września 2017 roku. W tym momencie sondę od Ziemi dzieliła ponad jedna godzina świetlna, 1.4 miliarda km.

Trajektoria sondy Cassini od wystrzelenia (launch), poprzez przeloty (flyby) obok planet po wejście na orbitę Saturna.

Wielkość układu Słonecznego i zasięg jego penetracji przez wykonane przez człowieka sondy ilustruje czas jaki pokonuje sygnał między Ziemią a Voyagerem-1. Wynosi on prawie 20 godzin świetlnych.

Konstrukcja sondy Voyager.

Po 37 latach od ostatniego uruchomienia postanowiono (celem zwiększenia dyspozycyjności Voyagera-1 i zapewnienia czystego sygnału z jego anteny) uruchomić na 10 milisekund silniki sondy (na rysunku zaznaczone jako thrusters). Zadziałały! Sonda w takim ułożeniu może działać jeszcze przez kilka dobrych lat. Szacuje się że jej aktywność potrwa przynajmniej do 2025 roku – aż dostatecznie spadnie wydajność ogniwa plutonowego dostarczającego jej energii i osiągnie ono połowę czasu połowicznego rozpadu (który dla Pu-238 wynosi 88 lat).

Grawerowana w złocie płytka pokryta uranem-238 przymocowana do sondy Voyager-1.

Na pokładzie sondy znajduje się płyta z nagranymi dźwiękami Ziemi oraz grawerowana płytka pokryta uranem-238 o połowicznym czasie rozpadu 4.5 mld lat – tyle ile wynosi wiek Ziemi (żeby było wiadomo do którego nadawcy ją zwrócić). Płytka została zaprojektowana przez Carla Sagana (o którym już w “astro-notkach” było) oraz Ann Dryan – pisarkę, specjalistkę od teorii komunikacji w nauce.

Położenia sond Pioneer 10 i 11, Voyager-1 i 2 oraz New Horizons w przestrzeni Układu Słonecznego (kropkami zaznaczono pozycje planet zewnętrznych i Plutona a elipsami – ich orbity).

Warto wspomnieć, że Voyager-1 jest jednym z najdłużej (41 lat) działających instrumentów astronomicznych wysłanych przez człowieka w kosmos. Położenia najdalej znajdujących się od Ziemi sond ilustruje schematyczny rysunek. Wynika z niego, że 7 mld km przebyte przez New Horizons to zaledwie przedsionek głębokiego Kosmosu w jakim szybują Voyagery (V1, V2) oraz Pioneery (P10, P11).

Teraz o planetach wokół pulsara. Oczywiście, wiemy że pierwsze planety wokół pulsara (i w ogóle pierwsze pozasłoneczne) odkrył Aleksnader Wolszczan, polski astronom pracujący w Puerto Rico, na podówczas największym radioteleskopie świata – 305-metrowej antenie w Arecibo (dziś palmę pierwszeństwa dzierży 500-metrowy, chiński FAST).

Teoretyczny wygląd planet skalistych wokół pulsara Wolszczana, PSR B1257+12.

Był to swoisty fenomen, bo nie spodziewano się ich tam znaleźć i odkrycie zostało dokonane dzięki dobrze określonemu “planowi B” w razie awarii radioteleskopu. Awaria nastąpiła, plan B zadziałał i nasz astronom dokonał znaczącego odkrycia w specjalności astronomii która wówczas (w 1992 roku) dopiero raczkowała. Po kilkunastu miesiącach Wolszczan udowodnił że te planety oddziałują pływowo i jest jeszcze trzecia, mniejsza.

Planeta (kula) w otoczeniu pulsara (w prawym dolnym rogu). Grafika: Uniwersytet w Cambridge.

Tym bardziej nikt nie spodziewał się, że w tak egzotycznym otoczeniu (pulsar jest de facto jedną z form obumarłej, masywnej gwiazdy która w dodatku wcześniej eksploduje jako supernowa) może istnieć planeta z wodą na powierzchni. I do tej pory nie udało sie jej odnaleźć. Zespół z Uniwersytetu w Lejdzie (kojarzonym z butelką lejdejską, wynalezionym w 1746 roku pierwszym kondensatorem ze szkła) oraz z Cambridge udowodnił jednak scenariusz, w którym wokół pulsara może istnieć planeta z wodą – pod warunkiem, że będzie to super-Ziemia (dokładniej, ciało skaliste o masie 4-5 mas Ziemi) i atmosfera będzie miała gęstość kilkaset razy większą od ziemskiej. Wtedy promienie rentgenowskie z pulsara na tyle ogrzałyby atmosferę planety że mogłaby utrzymać się tam woda w stanie ciekłym. To oznaczałoby że planeta ta leży teoretycznie w strefie do zamieszkiwania wokół tegoż pulsara (habitable zone).

Jowisz i Io (na pierwszym planie) sfotografowane z odległości około miliona km przez mijającą ten układ w 2000 roku sondę Cassini.

A jej nader gruba atmosfera byłaby potrzebna po to, żeby przekształcić zabójcze promienie X w poczciwą (i miłą sercom ultrahipotetycznych stworzeń które być może tam by istniały) podczerwień. Artystyczną wizję “wściekłego” pulsara i dużej planety zamieszczam powyżej.

Natomiast na czas Świąt Bożego Narodzenia zechciejcie Państwo przyjąć serdeczne życzenia zdrowia, Łask Bożych i ciepła rodzinnego od Doktorka i całego zespołu zajmującego się krakowską stroną www i Facebookiem (zatem także Michała Myśliwca). Do zobaczenia na szlaku z PTT Kraków!