소행성 2004 BL86의 고화질 레이더 영상

 

Credit: NASA/JPL-Caltech; NRAO/AUI/NSF

 

사진1> 소행성 2004 BL86의 이 애니메이션은 NASA 심우주 네트워크 안테나가 쏘아올린 레이더파를 수신한 그린뱅크망원경(the Green Bank Telescope)의 데이터로 만들어졌다.

이 데이터를 통해 소행성의 선명한 표면 구조와 위성처럼 움직이는 동반 천체의 움직임이 드러났다.

 

사진 2>  Credit: NASA/JPL-Caltech; NRAO/AUI/NSF

천문학자들이 국립과학재단의 그린뱅크망원경(이하 GBT)과 캘리포니아 골드스톤의 NASA 심우주 네트워크 레이터 송신기를 이용하여 소행성 2004 BL86 에 대한 가장 정밀한 레이더 영상을 만들어냈다.

2015년 1월 27일 이른 아침에 촬영된 이 사진들은 소행성 표면 구조를 유례없이 명확하게 드러내주고 있다.

 

관측당시 이 소행성은 지구로부터 점점 멀어져, 130만 킬로미터에서 160만 킬로미터로 거리가 벌어지고 있었는데 이는 지구와 달 거리의 3.5배에서 4배에 해당하는 거리이다.

 

이 사진들을 만들기 위해 골드스톤에서 지속적으로 레이더 신호를 소행성으로 발신했다.

소행성으로부터 반사된 신호는 100미터 지름의 GBT로 수신되었으며 이러한 과정은 이중 레이더 화상화기술(bistatic radar imaging)로 알려져 있다.

 

GBT의 영상은 또한 소행성 주위를 빠르게 선회하고 있는, 마치 위성과 같은 작은 동반천체의 존재도 확정해주었다.

이 동반 천체는 이전에 이미 애팔레치아주립대학의 조 폴락(Joe Pollock)과 체코공화국 온드레요프 천문대의 페트르 프라벡(Petr Pravec)에 의해
가시광선 망원경을 통해 관측된 천체였다.

 

레이더는 훨씬 나은 해상도를 제공할 수 있다.

레이더는 매우 높은 해상도의 사진촬영이 가능하기 때문에 특히 소행성을 연구하는데 유익한 방법이 된다.

 

만약 지상에서 가시광 천체망원경을 이용하여 GBT와 같은 거리에서 소행성을 촬영했다면 이때 가능한 해상도는 픽셀당 100미터로서, 그 결과 나타난 소행성의 모습은 얼룩진 방울처럼 보였을 것이다.

 

그러나 레이더 영상의 해상도는 렌즈나 거울의 크기가 아니라 레이더 신호가 어떻게 코드화되었으며 되돌려받은 신호의 강도가 어떻게 되는지에 따라 결정되는 것이다.

 

GBT에 새로 장착된 데이터 획득 장비와 함께 천문학자들은 3.75미터라는 미세한 해상도로 사진들을 만들어낼 수 있었고 이로부터 소행성 표면의 특징들이 명확하게 드러나게 되었다.

 

NASA 제트추진연구소의 과학자이자 이번 관측팀의 일원인 렌스 베너(Lance Benner)는 이 사진에 서로다른 위도상에 포진되어 있는 다양한 능선들의 증거를 포함한 수많은 멋진 구조들이 담겨있다고 말했다.

 

이 사진들은 또한 2004 BL86 소행성이 적도대에 능선을 두른 구체 천체임을 확정해주었다.

적도대의 능선은 이전에 골드스톤 천문대에서 관측된 바 있다.

 

이번 사진에서 소행성의 회전에 따라 적도 지역에 대해 훨씬 개선된 사진들을 얻을 수 있었으며 이에 따라 이 지역에 대해 보다 많은 정보들을 알 수 있게 되었다.

 

사진들을 모아 제작된 영상은 소행성의 위성에서 나타나는 빠른 움직임 역시 알려주었다.

이 영상을 이용하여 분석을 진행하다보면 이 소행성의 형성과 진화에 대해 보다 중요한 통찰을 제공받게 될 것이다.

 

SETI 연구소의 과학자이자 이번 관측팀의 일원인 마이클 부쉬(Michael Busch)의 소감은 다음과 같다.

"고작 0.5킬로미터밖에 되지 않는 작은 천체를 이처럼 엄청난 거리에서 이처럼 선명하게 담아낼 수 있다는 것은 정말 놀라운 일입니다.
이처럼 세밀한 수준의 사진은 마치 이 소행성의 근처를 비행하면서 촬영한 것처럼 느껴집니다."

 

현재 레이더 화상기를 비롯하여 과학자들은 푸에르토리코 아레시보 천문대의 레이더 송출기와 국립라디오전파천문대 초장기선 배열의 일부 안테나를 이용하여 레이더 화소 추적(radar speckle tracking)이라고 알려진 관측을 수행하고 있다.

 

이 기술은 소행성이 지구를 스쳐지나갈 때, 평평하지 않은 소행성의 표면으로부터 반사된 혼란스럽게 보이는 레이더의 패턴을 이용하여 이 소행성들이 얼마나 빠른지, 그리고 회전방향은 어떻게 되는지를 알아내는 기술이다.

 

한번 분석이 완료되면 이 데이터로부터 소행성 내부의 물리적 속성이나 앞으로의 이동궤적과 같은 중요한 정보들을 추가로 얻게 된다.

 

소행성 2004 BL86 의 지름은 약 300미터이며 동반 위성의 지름은 70미터가 채 되지 않는다.

천체 데이터가 처리되는 방식때문에 레이더 사진에서 크기의 비교는 명확하게 나타나지 않는다.

 

크기 범주가 200미터 이상이 되는 소행성의 대략 6분의 1 정도는 최소한 하나의 동반 천체를 갖는다.

 

이번 관측에서 GBT 부분의 도움을 준 NRAO 천문학자 프랭크 기고(Frank Ghigo)는 이와 같은 실험에 참여한 것이 매우 즐겁고 영광스러운 일이라고 말했다.

 

 

Credit: B. Saxton and A. Angelich, NRAO/AUI/NSF; ESA; NASA/Goddard Space Flight Center; JPL/Caltech; JPL/S.Ostro; B. Saxton, NRAO/AUI/NSF.
Music: Geodesium

동영상> 천문학자 마이클 부쉬(Michael Busch)가 설명하는 소행성의 크기와 형태, 회전을 이해하는데 사용되는 독보적인 전파 망원경의 기술

  

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2015년 1월 30일자
          https://public.nrao.edu/news/pressreleases/gbt-asteroid

 

참고 : 소행성 2004 BL86을 비롯한 태양계의 다양한 작은 천체에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          왜소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346957
          소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346956
          혜성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346955
          유성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346954

 

원문>

January 30, 2015

Image Release: High-Def Radar Images of Near-Earth Asteroid

A team of astronomers using the National Science Foundation's Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia and NASA's Deep Space Network radar transmitter at Goldstone, California, has made the most detailed radar images yet of asteroid 2004 BL86.

The images, which were taken early in the morning on Jan. 27, 2015, reveal the asteroid's surface features in unprecedented clarity. At the time of the observations, the asteroid was traveling away from the Earth, so its distance varied from 1.3 million to 1.6 million kilometers, or about three-and-a-half to four times the distance from the Earth to the Moon.

To make these images, a continuous radar signal was sent from the transmitter at Goldstone to the asteroid. The reflected signal was then received by the 100-meter diameter dish of the GBT in a process known as bistatic radar imaging.

The GBT images also confirmed the presence of a small moon-like companion zipping around the asteroid, which was previously detected with ground-based optical telescopes by Joe Pollock of Appalachian State University in Boone, North Carolina, and Petr Pravec of ondrejov Observatory in the Czech Republic.

Radar Enables Better Resolution

Radar images are particularly valuable in studying asteroids because they enable very high-resolution imaging. At the distance of the GBT observations, ground-based optical telescopes would produce images with a resolution of about 100 meters per pixel, so the asteroid would appear as a smudgy blob. The resolution of radar images, however, depends on how the signal is coded and the strength of the return signal, not the size of a telescope lens or mirror. With the GBT's newly installed data acquisition equipment, the astronomers were able to create images with a resolution as fine as a few (3.75) meters, revealing distinct surface features.

"There are a lot of fascinating features in these images, including possible evidence for several ridges at different latitudes," said Lance Benner, a scientist with NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, and a member of the observing team.

The images also clearly establish that 2004 BL86 is a rounded object with an apparent equatorial bulge, which was also seen in the earlier Goldstone observations. In the latest images, the orientation reveal more of the asteroid’s equator, providing a clearer picture of that region. The collage of images also shows the rapid motion of the asteroid’s moon relative to its companion.   

Further analysis of the images could provide important insights into the formation and evolution of this object.

"Capturing an object this small, about half a kilometer across, at such a tremendous distance with this clarity is truly amazing," said Michael Busch, a research scientist at the SETI Institute in Mountain View, California, and a member of the observing team. "This level of detail is similar to fly-by observations obtained by spacecraft," he noted.

Radar Speckles Unlock Other Details

Concurrently with the radar imaging, the scientists also used the radar transmitter at the Arecibo Observatory in Puerto Rico and a portion of the antennas that are part of the National Radio Astronomy Observatory’s (NRAO) Very Long Baseline Array (VLBA) to perform an observation known as radar speckle tracking. This technique uses the seemingly chaotic radar pattern reflected by the uneven surface of an asteroid as it sweeps across the surface of the Earth to determine how fast and in what direction it's tumbling. once analyzed, these data will also reveal important details about its internal physical properties and future trajectory.

The asteroid 2004 BL86 is approximately 300 meters across and its moon is a mere 70 meters across. This size comparison is not evident in the radar images because of the way they were processed. Approximately one-sixth of asteroids in this size range (200 meters or larger) sport at least one companion.

"It was enjoyable and a great privilege to participate in this experiment," remarked NRAO astronomer Frank Ghigo who assisted with the GBT portion of the observations.

The 100-meter Green Bank Telescope is the world's largest fully steerable radio telescope. Its location in the National Radio Quiet Zone and the West Virginia Radio Astronomy Zone protects the incredibly sensitive telescope from unwanted radio interference, enabling it to perform unique observations.

The National Radio Astronomy Observatory is a facility of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.

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Contact: Charles Blue
NRAO Public Information Officer
(434) 296-0314; cblue@nrao.edu