冥王星任务南非天文学家与NASA联手进一步了解这颗矮行星

2006年，当国际天文学联合会宣布冥王星不再是太阳第九大行星时，许多天文学家和非专家都感到震惊。

不过，冥王星仍然是一个重要的研究对象。如今，它被认为是海王星以外众多矮行星之一，位于一个主要由冰碎片组成的环形区域，围绕太阳运行，被称为柯伊伯带。太阳系的这些边缘地区大部分仍未被探索。美国航天局NASA的新视野号宇宙飞船首次到达这些地区;它于2015年飞近冥王星，揭示了这颗矮行星表面和大气层的壮观图像。但仍有许多东西需要学习。

这就是为什么我和南非西开普大学(UWC)的同事们被邀请参加由美国宇航局资助的国际任务时欣喜若狂的原因。我们是一群经验丰富的核物理学家，在天文学和恒星爆炸领域有着开创性的研究。

冥王星于1989年到达距离太阳最近的点。随着它沿着长达248年的椭圆形轨道远离太阳，其大气层很可能在未来几年内坍塌并冻结在其表面。

我们被要求观察一次罕见事件，以便深入了解这颗矮行星的大气层，尤其是这种可能出现的冰冻情景。这种事件被称为掩星，当任何天体经过遥远恒星前方时，会暂时阻挡或减弱恒星的光线。这使得天体的大气层(仅持续一秒钟左右)充当放大星光的透镜。在这种情况下，掩星是一个捕捉冥王星大气层信息的机会，如下所述。

一架望远镜

我们使用了一台最先进的0.5米牛顿望远镜，由弗吉尼亚大学慷慨捐赠给UWC。

当科学家试图捕捉掩星现象时，他们可能会使用一台望远镜跟踪物体经过时的阴影，或者使用多达100台望远镜，这些望远镜战略性地分布在一起，绘制物体的形状，并发现或描述卫星和小行星。与其他研究中使用的静态大型望远镜相比，这些望远镜需要更小、更灵活。

安装和调试望远镜是一项重大工程，需要最先进的设施和人力。UWC物理与天文系的学生和教职员工努力为观测做准备，学习望远镜操作和所需软件。

还需要进行一些修改。望远镜出厂时GPS有故障，需要更换，而且对于我们来说太短了。我们在大学的现代非洲核探测器实验室中使用3D打印技术来校正长度并匹配望远镜焦点。

然后就到了主要活动的时间了。

捕捉瞬间

2024年8月4日，我的UWC同事SiyambongaMatshawule与我的两位博士后​​CeboNgwetsheni和CraigMehl以及我的博士生ElijahAkakpo一起前往观测点。他们与弗吉尼亚大学和美国宇航局的MichaelSkrutskie教授和AnneVerbiscer教授一起前往观测点，他们两人都是冥王星掩星和其他美国宇航局任务(如新视野号)的首席研究员。

观测点位于南非北开普省的一个偏远地区，距离乌平顿镇以北约40公里。这里正是冥王星在地球上的影子的中心点或正中心，直径达2,377公里，以85,000公里/小时的速度穿过南非和纳米比亚。考虑到我们的地球也同时以107,000公里/小时的轨道速度运行，确定望远镜的正确时间和位置至关重要。

温度降至0°C，我们观测点上方的天空部分多云。但云层在恰当的时间和地点散开——尽管掩星只持续了几秒钟，但可能足以获取有关冥王星大气层的关键信息。

问题是，掩星期间，一场突如其来的风浪短暂震动了望远镜(和我们的心脏)。我们正在做进一步的处理，以消除由此产生的噪音。

科学发现

在掩星期间，恒星光线开始变暗，因为它被冥王星的大气层吸收。不久之后，冥王星阴影的正中央会出现一道闪光，冥王星的大气层就像放大镜一样，恒星看起来比掩星前后都更亮。

中央闪光过后，恒星再次开始变暗，并最终恢复正常亮度。中央闪光显示了恒星光线如何折射穿过冥王星的大气层，并提供了有关其温度和化学成分的关键信息。这些信息被输入到大气模型中，告诉我们大气层是否最终正在收缩。

现在要从我们的观测中得出有关冥王星大气的任何发现还为时过早，而且我们很可能在第一次尝试时无法从数据中看到任何定量信息。如果没有，明年大约同一时间我们将再次获得机会。这次我们将为突然的风暴做好充分的准备。我们还会带上热水瓶。冒险就在眼前!