ALMA in aiuto della missione New Horizons

Scritto da Elisabetta Bonora

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Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Utilizzando il radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, gli astronomi stanno effettuando misurazioni di alta precisione dell'orbita di Plutone e delle sue cinque lune conosciute, per aiutare il viaggio della sonda della NASA New Horizons.

Anche se ormai Plutone può essere osservato con disinvoltura dai potenti telescopi terrestri, ancora si sta lavorando per determinare con precisione il suo percorso intorno al Sole. Questa incertezza è dovuta all'estrema distanza dell'ex pianeta dalla nostra stella (circa 40 volte più lontano rispetto alla Terra) e al fatto che per ora abbiamo studiato solo circa un terzo della sua orbita. Plutone, infatti, è stato scoperto nel 1930 e impiega 248 anni per completare una rivoluzione attorno al Sole.

"Con questi dati di osservazione limitati, la nostra conoscenza della posizione di Plutone potrebbe essere sbagliata di diverse migliaia di chilometri, il che compromette la nostra capacità di calcolare manovre di targeting efficienti per la sonda New Horizons", spiega il Project Scientist Hal Weaver, dalla Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory a Laurel, Maryland.

Il team di missione ha utilizzato queste nuove informazioni, insieme alle precedenti disponibili, per operare la prima correzione di rotta, Trajectory Correction Maneuver (TCM) nel mese di luglio.
Queste manovre servono per garantire che la sonda raggiunga il target ottimizzando i consumi, risparmiando il più possibile per una eventuale missione estesa tra gli oggetti della Fascia di Kuiper, che il telescopio spaziale Hubble ha già iniziato a cercare.

Per iniziare, gli astronomi avevano bisogno di individuare la posizione di Plutone utilizzando punti di riferimento distanti e stabili, qualcosa di davvero complicato su distanze così grandi.
Normalmente, vengono utilizzate per lo scopo stelle molto lontane che cambiano posizione solo leggermente nel corso degli anni ma per New Horizons era richiesto qualcosa di ancora più preciso.

Gli oggetti più distanti e apparentemente più stabili dell'Universo sono i quasar e le galassie a più di 10 miliardi di anni luce di distanza.

Anche se i quasar appaiono molto deboli ai telescopi ottici, sono incredibilmente luminosi a lunghezze d'onda radio, in particolare alle lunghezze d'onda millimetriche che ALMA può vedere.

ALMA ha utilizzato quindi un quasar chiamato J1911-2006, con l'obiettivo di dimezzare l'incertezza sulla posizione di Plutone.

Il radiotelescopio è stato in grado di studiare il pianeta nano e la sua luna più grande Caronte raccogliendo le emissioni radio delle loro superfici fredde, che sono circa -230 gradi Celsius.

La prima osservazione risale al mese di novembre 2013 ed altre due sono state fatte nel 2014, una ad aprile e due a luglio.

Queste ultime sono quelle che vediamo nell'animazione in apertura.
Ho notato che il primo frame mostra un taglio quasi netto su Plutone in basso a destra, così ho chiesto se si trattava di un artefatto; oppure se era dovuto alla composizione di quell'immagine magari assemblata con più elementi o se fosse qualcosa di reale.
Ho ricevuto velocemente una risposta via mail: quel curioso taglio non fa parte dei dati ma è il risultato di una maschera utilizzata per costruire l'animazione. Con l'occasione, è stata aggiunta anche una didascalia su questo dettaglio nella pagina della press release.

Ulteriori osservazioni sono previste per ottobre 2014.

“Prendendo osservazioni multiple in date diverse, sfruttiamo il movimento della Terra lungo la sua orbita, che ci offre diversi punti di vista in relazione al Sole”, spiega Ed Fomalont, un astronomo dello statunitense National Radio Astronomy Observatory. Questa tecnica è chiamata misura della parallasse.

"Siamo molto entusiasti delle funzionalità allo stato dell'arte che Alma fornisce per aiutarci ad indirizzare meglio la nostra esplorazione storica nel sistema Plutone", ha detto il responsabile scientifico di New Horizons Alan Stern, del Southwest Research Institute in Colorado.
"Ringraziamo tutto il team ALMA per il loro supporto e per i bellissimi dati che stanno raccogliendo per New Horizons".

Questi mesi estivi sono piuttosto impegnativi per la sonda che, oltre ad aggiornare la mappa di navigazione, sta anche eseguendo un controllo approfondito sui sistemi e strumenti di bordo.

In particolare, la fotocamera LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) è stata utilizzata per la prima campagna di navigazione ottica, riprendendo una sequenza di immagini di Plutone e Caronte in movimento, da un punto di vista mai osservato prima.

LORRI ha eseguito due osservazioni al giorno per otto giorni, dal 20 al 27 luglio, per catturare un'orbita completa della luna intorno a Plutone.

Ed ecco un frame della sequenza condiviso su Twitter, ripreso il 21 luglio, quando la sonda New Horizons era a 400 milioni di chilometri di distanza.

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Aggiornamento 7 agosto 2014 21:37

Proprio mentre pubblicavo questo articolo, sul sito della Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory è stata rilasciata la sequenza completa ripresa da LORRI nel mese di luglio.

Queste foto, che fanno parte della prima campagna di navigazione ottica, aiuteranno il team di missione a migliorare il puntamento e la traiettoria nei prossimi mesi.

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

In questo video, composto da 12 immagini scattate tra il 19 e il 24 luglio, da una distanza compresa tra i 429 e i 422 milioni di chilometri, Caronte orbita a circa 18.000 chilometri dalla superficie di Plutone.

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Osservando attentamente, Plutone e Caronte sembrano traballare. Ciò accade perché i fotogrammi sono centrati sul baricentro del sistema dei due corpi e quella che vediamo è l'oscillazione baricentrica durante le orbite di Carote.

I quattro satelliti più piccoli di Plutone (Stige, Nix, Cerbero e Idra) sono troppo deboli per essere visti da questa distanza ma inizieranno ad apparire nelle immagini scattate il prossimo anno.

Questa sequenza in cui Caronte ruota intorno all'ex pianeta, è quella più vicina mai ottenuta.

Ora, New Horizons sta completando la fase di verifica dei sistemi e tornerà di nuovo in ibernazione il 29 agosto, appena 4 giorni dopo aver attraversato l'orbita di Nettuno il 25 agosto. Ma questo sarà l'ultimo riposo e durerà solo fino al 6 dicembre. Da quel giorno in poi, la sonda resterà operativa per due anni per l'incontro con Plutone.