Hubble, New Horizons samarbete för att förstå mer om Uranus.

 

Bilden från https://hubblesite.org visar fyra paneler. De två översta panelerna är diagram över Uranus – sfärer med rutnätslinjer som går längsgående och latitude. Längst upp till vänster ses utsikten från Hubble, planetens sydpol i riktning mot klockan 3. Längst upp till höger ses utsikten från New Horizons på sydpolen klockan 10. Den nedre vänstra panelen är Hubbles bild av Uranus – planeten är en ljusblå sfär, med en vit cirkel som täcker den högra halvan av planeten (den södra polen). Den nedre högra panelen är vyn av Uranus från New Horizons. Planeten visas som en liten vitaktig prick.

NASA:s rymdteleskop Hubble och rymdfarkosten NewHorizons siktade nyligen samtidigt på Uranus vilket gjorde det möjligt för forskare att få en direkt jämförelse av planeten från två mycket olika synvinklar. Resultaten ligger till grund för framtida planer på att studera liknande typer av planeter runt andra stjärnor. 

Astronomerna använde Uranus som jämförelse för liknande planeter bortom vårt solsystem, så kallade exoplaneter och jämförde högupplösta bilder från Hubble med den mer avlägsna bilden från New Horizons. Detta kombinerade perspektiv kommer att hjälpa forskare att lära sig mer om vad de kan förvänta sig när de avbildar planeter runt andra stjärnor med framtida teleskop (som NASA:s kommande Nancy Grace Roman Space Telescope, som ska skjutas upp 2027).

"Även om vi förväntade oss att Uranus skulle se olika ut i olika filter av observationer fann vi att Uranus faktiskt var ljussvagare än vad som förutspåddes i New Horizons-data tagna i en annan synvinkel", beskriver huvudförfattaren till studien Samantha Hasler vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge och New Horizons vetenskapsteam.

Direkt avbildning av exoplaneter är en viktig teknik för att lära sig mer om deras potentiella möjlighet för att hysa  liv och ger nya ledtrådar till ursprunget och bildandet av vårt eget solsystem. Astronomer använde både direkt avbildning och spektroskopi för att samla in ljus från Uranus och jämföra dess ljusstyrka vid olika våglängder. Att avbilda exoplaneter är en svår process eftersom de finns så långt bort. Bilder är bara precisa och  därför inte lika detaljerade som de närbilder vi har av världar som kretsar runt vår egen sol. Forskare kan bara direkt avbilda exoplaneter i "partiella faser", när bara en del av planeten är upplyst av deras sol sett från jorden.

Uranus är ett idealiskt mål som ett test för att förstå framtida avlägsna observationer av exoplaneter med andra teleskop. För det första är många kända exoplaneter likt Uranus gasjättar. Vid tidpunkten för observationerna befann sig New Horizons på andra sidan Uranus, 6,5 miljarder kilometer bort vilket gjorde det möjligt att studera dess skymningsskära – något som inte kan göras från jorden. På det avståndet var New Horizons bild av planeten bara några pixlar i dess färgkamera som kallas Multispectral Visible Imaging Camera.

Å andra sidan kunde Hubble, med sin höga upplösning och i sin låga omloppsbana runt jorden 1,7 miljarder mil från Uranus, se atmosfäriska egenskaper som moln och stormar på dagsidan av Uranus.

"Uranus ser bara ut som en liten prick i New Horizons-observationerna, liknande de prickar som ses av direkt avbildade exoplaneter från observatorier som Webbteleskopet  eller markbaserade observatorier", tillade Hasler. "Hubble ger ett sammanhang för hur atmosfären var när den observerades med New Horizons."

Gasjätteplaneterna i vårt solsystem har dynamiska och variabla atmosfärer med ett föränderligt molntäcke. Hur vanligt är detta bland exoplaneter? Genom att känna till detaljerna om hur molnen på Uranus såg ut från Hubble kan forskarna verifiera vad som tolkas i New Horizons-data. I fallet med Uranus sågs både i Hubble och New Horizons bilder att ljusstyrkan inte varierade när planeten roterade vilket tyder på att molnens egenskaper inte förändrades med planetens rotation.

Betydelsen av New Horizons upptäckt är hur planeten reflekterar ljus i en annan fas än vad Hubbleteleskopet visar eller andra observatorier på eller nära jorden kan se. New Horizons visade att exoplaneter kan vara ljussvagare än man trott vid partiella och höga fasvinklar och att atmosfären reflekterar ljus annorlunda vid en partiell fas.

NASA planerar två stora kommande observatorier för studier av exoplaneters atmosfärer och potentiella livsmöjligheter.

"Dessa banbrytande New Horizons-studier av Uranus från en utsiktspunkt som inte kan observeras på något annat vis bidrar till uppdragets mål av ny vetenskaplig kunskap och har liksom många andra dataset som erhållits under uppdraget gett överraskande nya insikter om världarna i vårt solsystem", tillade New Horizons huvudforskare Alan Stern från Southwest Research Institute.

NASA:s kommande Nancy Grace Roman Space Telescope som ska skjutas upp 2027, kommer att använda en koronagraf för att blockera en stjärnas ljus för att direkt se exoplaneter. NASA:s Observatoriet för beboeliga världar, som befinner sig i en tidig planeringsfas Nancy Grace Roman Space Telescope kommer att vara det första teleskopet som är specifikt utformat för att söka efter biosignaturer i atmosfären på jordstora, steniga planeter som kretsar kring andra stjärnor.

"Att studera hur kända riktmärken som Uranus ser ut i fjärrbilder kan hjälpa oss att ha mer robusta förväntningar när vi förbereder oss för dessa framtida uppdrag", avslutar Hasler.

Hubbleteleskopet ger och gav oss mycket nya kunskaper. James Webbteleskopet hade vi stora förväntningar på och dessa bekräftades med råge upptäckterna kom och kommer av helt nya slag. Nancy Grace Roman Space Telescope är nästa teleskop som när det kommer i drift kan och troligen kommer att än mer revolutionera våra kunskaper om universum.