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ALMA nimmt genaue Positionsbestimmung von Pluto vor um die Steuerung der Raumsonde New Horizons zu unterstützen

6. August 2014

Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) führen Astronomen Hochpräzisionsmessungen von Plutos Position und dessen Umlaufbahn um die Sonne durch, um dabei zu helfen die NASA-Raumsonde New Horizons genau auf ihr Ziel ausrichten zu können, wenn sie Pluto und seine fünf bekannten Monde im Juli 2015 erreicht.

Obwohl man ihn schon seit Jahrzehnten mit Teleskopen von der Erde und dem Weltraum aus beobachtet, sind Astronomen immer noch dabei Plutos genaue Umlaufbahn um die Sonne zu bestimmen. Diese bleibende Unsicherheit ist den Tatsachen geschuldet, dass sein Abstand zur Sonne sehr groß ist (etwa 40 mal größer als der Abstand Erde-Sonne) und dass wir ihn seit seiner Entdeckung 1930 nur etwa auf einem Drittel seiner Umlaufbahn beobachtet haben. Der Zwergplanet braucht 248 Jahre für einen Umlauf um die Sonne.

„Mit diesen beschränkten Beobachtungsdaten könnte unsere Annahme über die Position Plutos um mehrere Tausend Kilometer falsch liegen, was es sehr schwer macht effiziente Zielmanöver für die New Horizons-Raumsonde zu berechnen”, erläutert Hal Weaver, wissenschaftlicher Projektleiter von New Horizons und Mitglied am Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel (Maryland) in den USA.

Das New Horizons-Team nutzte nun Positionsdaten von ALMA zusammen mit Messungen im sichtbaren Licht, die fast bis zu Plutos Entdeckung zurückreichen und erneut analysiert wurden, um die erste planmäßige Kurskorrektur für den Zielflug im Juli zu ermitteln.

Um sich auf diese wichtigen Meilensteine vorzubereiten, müssen Astronomen Plutos Position mit Hilfe der am weitesten entfernten und stabilsten Referenzpunkte genau bestimmen. Solche Referenzpunkte zu finden, um Trajektorien von solch kleinen und weit entfernten Objekten wie Pluto zu bestimmen, ist eine große Herausforderung. Normalerweise werden mit Hilfe von optischen Teleskopen weit entfernte Sterne dazu benutzt, da sich ihre Position über viele Jahre hinweg nur wenig ändert. Für New Horizons jedoch wurden noch präzisere Messungen benötigt, um sicherzustellen, dass sein Flug an Jupiter vorbei so zielgenau wie möglich ist.

Die am weitesten entfernten und scheinbar stabilsten Objekte im Universum sind Quasare – sehr weit entfernte Galaxien mit hell leuchtenden Galaxiekernen. Quasare erscheinen jedoch nur sehr schwach in optischen Teleskopen, was genaue Messungen erschwert. Durch die supermassiven Schwarzen Löcher in ihren Zentren und zusätzlich durch Staubemission, strahlen sie jedoch hell im Radiowellenbereich, insbesondere im Millimeter-Wellenlängenbereich, den ALMA sehen kann.

„Für die Astrometrie mit ALMA wurde der helle Quasar J1911-2006 verwendet, mit dem Ziel die Unsicherheit von Plutos Position auf die Hälfte zu reduzieren”, sagt Ed Fomalont, Astronom am National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville (Virginia), der sich derzeit an der Operations Support Facility von ALMA in Chile befindet.

ALMA gelang es, die Radioemission der kalten Oberflächen von Pluto und Charon zu untersuchen, die bei etwa -230°C liegen.

Das Forscherteam hat diese zwei eisigen Welten im November 2013 beobachtet und drei weitere Male im Jahr 2014 – einmal im April und zwei Mal im Juli. Zusätzliche Beobachtungen sind für Oktober 2014 geplant.

„Wir sind begeistert von den modernen Möglichkeiten, die ALMA bietet, um unsere historische Erkundung des Pluto-Systems ans Ziel zu bringen”, sagt Missionsleiter Alan Stern vom Southwest Research Institute; Stern ist in Boulder (Colorado) stationiert. „Wir danken dem gesamten ALMA-Team für die Unterstützung und die großartigen Daten, die sie für New Horizons sammeln.”

Weitere Informationen

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Von europäischer Seite aus wird ALMA über die Europäische Südsternwarte (ESO) finanziert, in Nordamerika von der National Science Foundation (NSF) der USA in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC) und dem taiwanesischen National Science Council (NSC), und in Ostasien von den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan. Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

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ALMA-Beobachtungen von Pluto und Charon
ALMA-Beobachtungen von Pluto und Charon