Arecibo, Titan'daki metan göllerini ve Satürn'ün halkalarını nasıl algıladı?

Bu cevap , bir güneş sistemi nesnesine radarla ölçülen en uzak mesafeye mi? Satürn'ün halkalarından ve Uncover Travel post Arecibo Gözlemevi, Porto Riko'dan - 50 yılı aşkın süredir dünyanın en büyük radyo teleskopundan bahsediyor:

Arecibo Gözlemevi'nin diğer başarıları arasında:

• Tarihte ilk kez bir asteroidin doğrudan görüntülenmesi.
• Merkür'ün kutuplarında su buzu birikintilerinin keşfi.
• Etki risklerini izlemek için Dünya'ya yakın asteroitlerin izlenmesi.
• Venüs'ün bulut kaplı yüzeyini haritalamak.
• Satürn halkalarının radar görüntülemesi, halka yapısının yeni detaylarını ortaya çıkarır.
• Satürn'ün uydusu Titan'da ilk metan gölü tespit edildi.
• Bir ay ile ilk asteroit tespiti.

Soru: Arecibo, Titan'daki metan göllerini ve Satürn'ün halkalarını nasıl algıladı? Bunlar, tek bir radyoteleskop için Dünya'dan oldukça dikkat çekici özellikler. Nasıl yapıldı? Alıntılar bulunabilir ve halkaların görüntüsü ve metan gölü kanıtları örnekleri gösterilebilir mi?

Titan "göller":

Bilimde Yayınlanan Açık Erişim: Titan Campbell, DB, Black, GJ, Carter, LM ve Ostro, SJ, Science 302 , 5644, ss. 431-434, 17 Ekim 2003 DOI: 10.1126 / science. 1088969

Bu gerçekten zarif bir deneydi! Arecibo'dan Satürn / Titan sistemine doğru sürekli, modüle edilmemiş, dairesel olarak polarize edilmiş 13 cm'lik bir dalga yayınlandı ve Doppler kayması, Titan'dan gelen sinyali izole etmek için kullanıldı.

Yüzeyin çoğu pürüzlüdür, bu nedenle Titan diski üzerindeki alanlardan geri gönderilen sinyal vardır ve ay yavaşça da olsa döndüğü için, "sol" ve "sağ" taraflardan geri dönen güç daha yüksek ve daha düşük frekanslara kaydırılır.

Bununla birlikte, bazı gözlem zamanlarında, Titan'ın bilinen radyal hızına göre sıfır Doppler kayması ile çok güçlü ve belirgin bir yansıma vardı ve bu zirve speküler yansımayla ilişkilendirildi. Alınan polarizasyondaki kontroller, pürüzlü yüzeyden gelen gücün her iki dairesel polarizasyon durumunda geri gönderilmesine rağmen, varsayılan speküler bileşenin sadece beklenen dairesel polarizasyon durumunda olduğunu doğrular.

İşaret edildiği gibi @Martin KOCHANSKI en düşünceli cevap döndü aynasal yansıma metan geldiğini radar gözlem hiçbir belirleme yoktur. Bu, Titan'ın kimyası (2003) hakkındaki bilinen bilgilere dayanarak, varsayılan göllerin varsayılan bir bileşenidir.

Titan'ı Kasım ve Aralık 2001'de 16 gece, Kasım ve Aralık 2002'de 9 gece gözlemledik, 305 m Arecibo teleskopu ile 13 cm dalga boyunda iletip Arecibo ile yankı aldık. Titan'ın dönme ve yörünge dönemleri 15.9 gündür ve 2001 gözlemlerimiz boylamda 22.6 ° (∼800 km) aralıklarla elde edilmiştir. 2002'deki 9 gözlem tekdüze kapsama alanı sağlamadı. Subearth hattının enlemi 2001'de 25.9 ° S ve 2002'de en uzak güney gezisi olan 26.2 ° S idi. Gözlemler sırasında Satürn sistemine gidiş-dönüş ışık süresi 2 saat 15 dakikaydı ve Arecibo teleskopunun sınırlı izleme süresi, sinyal alımının 0,5 ° Titan rotasyonuna karşılık gelen günde ∼30 dakika ile sınırlı olduğu anlamına geliyordu. yeraltı noktasının hareket mesafesi km). 2001'de bir gece ve 2002 gözlemlerinin çoğunda (ve Titan'a ölçümleri denemeye çalışırken diğerlerinin yanı sıra), 100 m Yeşil Banka Teleskopu (GBT) da tüm gidiş-dönüş için yankıyı almak için kullanıldı saati. Bu veriler, yankı alan Arecibo ile elde edilenlerden daha düşük sinyal-gürültü oranlarına sahiptir, ancak 2.1 ° Titan rotasyonuna karşılık gelen daha uzun alma süresi, daha fazla alt yerlerin incelenmesine izin verdi.

Titan verilerinden bazıları:

Şekil 3. 80 ° 'nin altı boylam boyunda 2002 gözlemi için 1.0-Hz çözünürlükte OC radar eko spektrumu. Yankı ve RMS eğiminin speküler bileşeni için normalleştirilmiş kesit sırasıyla 0.023 ve 0.2 ° 'dir.

Büyütmek için tıklayınız

Şekil 1. Titan'daki beş alt boylam boyuna ilişkin 2001 verilerinden Arecibo radar eko spektrumları. Spektrumlar, alınan dairesel polarizasyonun beklenen (OC) hissi ve çapraz polarize (SC) anlamda gösterilmektedir. Yönetmelik, gürültünün standart sapmalarındadır. Titan için uzuv-uzuv Doppler-genişletilmiş bant genişliği 325 Hz'dir. OC spektrumlarının dördü, 0 Hz'de speküler bir bileşenin kanıtını gösterir.

Satürn'ün halkaları "görüntülü" (gecikme-Doppler):

Gönderen Satürn'ün halkalarının radar görüntüleme . 10.1016 / j.icarus.2005.03.023: Nicholson, PD ve arkadaşları, Icarus 177 (2005) 32-62, DOI

Aşağıdaki "görüntü" geleneksel bir görüntü değildir, çünkü Arecibo kabı Satürn ve halkalarının enine genişliğini mekansal olarak çözmenin bir yolu yoktur. Arecibo tarafından iletilen 12,6 cm, ~ 500 kW radar yayını kullanan bir "gecikme-Doppler" görüntüsüdür. Gidiş-dönüş ışık süresi yaklaşık 135 dakikadır. Arecibo'nun baş dönmesi sınırından (<19.7 derece) uzaklaştığı için maksimum Satürn, ideal koşullar altında bile sadece 166 dakika boyunca çanağa verildi.

Dikey eksen, uzamsal çözünürlüğü gösteren ancak radyal veya derinlik yönünde yaklaşık +/- 800 milisaniye gecikme gösterir. Yatay eksen Doppler kaymasıdır. +/- 300 kHz kayması halkalardaki parçacıkların yörünge hızını temsil eder.

Yukarıdaki Titan speküler yansıması bir sürekli veya CW ışını ile yapılırken, gecikme-doppler görüntüleme tekniği ışının bir frekans atlamalı paternli bir frekans modülasyonunu gerektirir. Kaydedilen sinyallere bilinen patern kullanılarak bir korelasyon fonksiyonu uygulanarak, farklı geri dönüş süreleri ve farklı Doppler kaymaları olan bileşenler çıkartılabilir ve sonuçlar daha sonra aşağıdaki gecikme-Doppler görüntüsünü üreterek hzstograma tabi tutulur.

Bu standart bir tekniktir ve diğer gezegenleri ve asteroitleri görüntülemek için kullanılmıştır: Aşağıdaki öğelere ve referanslara bakınız:

• Bu cevap için doppler radar bir gezegen yüzeyinin ekvatoru görüntülerken, belirli “Kuzey-Güney belirsizliği” neden nedir?
• Venüs'ün yüzeyindeki radar haritalarının neden eksik dilimleri var?
• Asteroid Floransa'nın küçük bir ayının bu görünür “tutulmasının” fiziksel geometrisi nedir?
• NEO asteroitlerinin gecikme-doppler radar görüntülemesi sadece yeterince hızlı dönüyorsa mümkün müdür?

Şekil 2. (a) Ekim 1999, (b) Kasım 2000, (c) Aralık 2001 ve (d) Ocak 2003'te elde edilen verilerden oluşturulan Gecikme-Doppler görüntüleri. Gürültü oranı. Her görüntüde gecikme ve Doppler hücrelerinin paralel olduğu ve A ve B halkalarının birbirinin üzerinden geçtiği dört parlak bölgeye dikkat edin.

Metan gölleri tespit etmedi.

Titan'ın parlak olduğunu buldu (radar terimleriyle): yani, yansımalar pürüzlü bir yüzeyden ziyade pürüzsüz bir yüzeydendi ve aynı zamanda çok yoğun değildi.

Sonuç olarak (2003 Yeni Bilim Adamı makalesine atıfta bulunan Radar, Titan'ın sorunuzun yorumlarından birinde bağlantılı olan metan göllerini açığa çıkarır ), “ bazı araştırmacılar bunların darbe kraterlerinde oturan metan gölleri olduğuna inanıyor. “Diğer araştırmacılar farklı açıklamalar düşünebilirler.

Bildiğimiz gelirseniz, diğer kanıt ve mantığa gelen ya da sadece eleme yoluyla, oradaki olan Titan'da metan gölleri, ardından Arecibo onları gördüklerini iddia edemez. Ancak tek başına metan olduklarına ve hatta göl olduklarına dair hiçbir kanıt sağlamaz.

Aynı şekilde, biri 1961'de bir uzay teleskobu fırlatmış ve Mars'ın yüksek kaliteli renkli görüntülerini üretmiş olsaydı, Arecibo prensibi “Mars'taki mevsimsel bitki örtüsü döngüsünün ilk tespiti” iddiasında bulunmuş olabilirdi, çünkü o zaman çoğu bilim insanı mevsimsel renk değişimleri buydu.