Astronomie

Où sont passés tous les Vulcanoïdes ?

Où sont passés tous les Vulcanoïdes ?

Cette réponse à Est-ce que quelque chose tourne autour du Soleil plus vite que Mercure ? explique que même si les astéroïdes vulcanoïdes ont peut-être été abondants dans le passé, les gros sont actuellement exclus, bien que les plus petits, de moins de 6 km environ, puissent toujours être là. Il est difficile de les observer car depuis la Terre, il faut pointer près du Soleil, et depuis des engins spatiaux beaucoup plus proches (c'est-à-dire Mercure et plus bas), c'est vraiment chaud et difficile à faire.

Je pense que les limites actuelles sont fixées par l'analyse d'images historiques STEREO, des télescopes spatiaux en orbite à 1 UA conçus pour regarder et autour du Soleil. Une recherche de vulcanoïdes avec l'imageur héliosphérique STEREO

D'après ce que je comprends, pendant la formation du système solaire, il y avait des astéroïdes partout alors que les choses se formaient puis se heurtaient, mais à mesure que certains corps devenaient gros, de grandes bandes ont été nettoyées et certaines bandes sont restées.

Des théories ont-elles été avancées pour expliquer pourquoi la ceinture vulcanoïde semble être dépourvue de gros astéroïdes ? Ce groupe, bien qu'assez stable, n'est-il tout simplement pas assez stable ? Certains pensent-ils qu'il n'a tout simplement jamais été peuplé de gros astéroïdes pour une raison quelconque ?

Question: Où sont passés tous les Vulcanoïdes ? (chanté sur l'air de Où sont passées toutes les fleurs?)


Les effets du rayonnement solaire sont le principal suspect pour nettoyer la région vulcanoïde de tout ce qui était là au départ. La pression de rayonnement aura tendance à souffler de la petite poussière hors de la région. Les objets plus gros ont tendance à être nettoyés en raison de l'effet Yarkovsky et de l'effet YORP.

L'effet Yarkovsky se produit en raison des variations de température à travers un objet en rotation et du décalage dans le temps pour que les régions de la surface de l'objet se réchauffent et se refroidissent lorsqu'elles entrent et sortent de la lumière du soleil. Cela affecte la distribution des photons rayonnés (qui transportent la quantité de mouvement) et, avec le temps, agira pour déplacer l'orbite de l'astéroïde. Vokrouhlický et al. (2000) estiment que cet effet éliminerait les objets de la taille d'un kilomètre de la région vulcanoïde sur une échelle de temps de quelques milliards d'années.

Un autre effet pertinent est l'effet YORP (abréviation de Yarkovsky, O'Keefe, Radzievskii et Paddack, voir aussi la question Quelle est la différence entre l'effet Yarkovsky et l'effet YORP ?). Cela affecte la rotation d'objets irréguliers comme les astéroïdes et peut les faire tourner au point de se briser. On pense que cela contribue de manière significative à la population d'astéroïdes binaires. Dans la région vulcanoïde, il s'agirait d'un mécanisme pour briser les plus gros astéroïdes en fragments suffisamment petits pour que l'effet Yarkovsky les élimine rapidement de la région vulcanoïde : Collins (2020) précise cela dans le titre : « L'effet YORP peut efficacement Détruisez des planétésimaux de 100 kilomètres au bord intérieur du système solaire".

… L'effet YORP détruit les Vulcanoïdes en les faisant tourner si vite que les accélérations gravitationnelles qui maintiennent les composants du corps ensemble correspondent à des accélérations centrifuges, ce qui provoque une fission rotative du corps. c'est-à-dire se séparer. Nous avons calculé l'échelle de temps de ce processus de fission pour un vulcanoïde parent et pour chacun de leurs fragments générationnels ultérieurs. Nous montrons que les objets d'un rayon allant jusqu'à 100 kilomètres sont efficacement détruits par l'effet YORP, le faisant dans une échelle de temps beaucoup plus jeune que l'âge du système solaire.


Vulcanoïde

le vulcanoïdes sont une population hypothétique d'astéroïdes qui orbitent autour du Soleil dans une zone dynamiquement stable à l'intérieur de l'orbite de la planète Mercure. Ils portent le nom de la planète hypothétique Vulcain, qui a été proposée sur la base d'irrégularités dans l'orbite de Mercure qui se sont avérées plus tard expliquées par la relativité générale. Jusqu'à présent, aucun vulcanoïde n'a été découvert, et il n'est pas encore clair s'il en existe.

S'ils existent, les vulcanoïdes pourraient facilement échapper à la détection car ils seraient très petits et proches de l'éblouissement brillant du Soleil. En raison de leur proximité avec le Soleil, les recherches depuis le sol ne peuvent être effectuées que pendant le crépuscule ou les éclipses solaires. Tous les vulcanoïdes doivent avoir un diamètre compris entre environ 100 mètres (330 pieds) et 6 kilomètres (3,7 mi) et sont probablement situés sur des orbites presque circulaires près du bord extérieur de la zone gravitationnellement stable entre le Soleil et Mercure.

Les vulcanoïdes, s'ils étaient trouvés, pourraient fournir aux scientifiques du matériel de la première période de formation de la planète, ainsi qu'un aperçu des conditions prévalant au début du système solaire. Bien que toutes les autres régions gravitationnellement stables du système solaire contiennent des objets, des forces non gravitationnelles (telles que l'effet Yarkovsky) ou l'influence d'une planète en migration dans les premiers stades du développement du système solaire peuvent avoir épuisé cette zone de tous les astéroïdes qui auraient pu s'y trouver.


Dans les reconstitutions numériques de ses débuts, le système solaire devient chahuteur. Les quasi-collisions entre planètes se terminent par l'envoi par Jupiter d'Uranus ou de Neptune dans 99 simulations sur 100. Pourtant, les deux restent. Une explication : un troisième corps a pris le coup. Les calculs suggèrent qu'une planète massive et glacée aurait pu se battre avec Jupiter et perdre.

Des centaines de points apparaissent regroupés au-delà de Neptune, un indice que quelque chose jusqu'à 10 fois plus massif que la Terre pourrait se trouver au-delà. Une grande planète pourrait fournir l'influence gravitationnelle nécessaire pour les attirer. De nouvelles preuves de ce corps céleste - peut-être un monde voyou de l'espace interstellaire - ont été dévoilées en 2016.


Où sont passés tous les Vulcanoïdes ? - Astronomie

SwRI devient suborbital à la recherche de mercure et des "vulcanoïdes"

"Jamais auparavant dans l'histoire il n'a été possible d'obtenir un spectre ultraviolet de Mercure", explique Stern. "Avec les données recueillies la semaine dernière, nous prévoyons de révéler de nouveaux détails sur la composition de la surface de cette mystérieuse planète intérieure et, espérons-le, d'aider la prochaine mission MESSENGER de la NASA (photo ci-dessus) sur Mercure à planifier ses observations ultraviolettes."
Boulder - 27 janvier 2004
Une nouvelle charge utile scientifique majeure a volé dans l'espace la semaine dernière après son lancement à bord d'une fusée suborbitale Black Brant de la NASA. La charge utile, composée d'une combinaison télescope/spectromètre et d'un système d'imagerie à intensification d'image, a exploré avec succès le spectre ultraviolet de la planète Mercure et a également recherché la ceinture longtemps recherchée de petits corps appelés Vulcanoïdes qui pourraient se trouver encore plus près du Soleil que Mercure. Le Southwest Research Institute (SwRI) a fourni la charge utile et est responsable de l'analyse des données.

"La fusée a effectué un vol de manuel et a récupéré les marchandises sur notre étoile d'étalonnage (Zeta Ophiuchus), Mercure et la Lune - tout ce qui se trouve dans le plan de vol", a déclaré le Dr Alan Stern, chercheur principal de la mission et directeur du département des études spatiales du SwRI. . "La charge utile secondaire, le soi-disant imageur VULCAM (caméra Vulcanoïde), a également fonctionné comme un champion, à la recherche de Vulcanoïdes tandis que le spectrographe étudiait Mercure lui-même."

L'instrument principal de la charge utile est un grand spectrographe ultraviolet (près de 500 livres) hautement sensible conçu pour observer des objets trop proches du Soleil pour que le télescope spatial Hubble et d'autres instruments orbitaux puissent les voir. Le nouvel instrument SwRI a été surnommé "Big Dog" par ses inventeurs, en raison de la grande taille de la charge utile.

"Nous avons construit Big Dog spécifiquement pour remplir une niche - explorer des objets dans le système solaire intérieur profond", explique le Dr David Slater de SwRI, scientifique du projet pour l'instrument et chef de l'équipe de terrain qui a transporté la charge utile à White Sands pour le lancement. préparatifs et vol. "Ce vol prouve que nous pouvons maintenant examiner des objets - comme Vénus, Mercure et des comètes brillantes proches du Soleil - qui sont normalement perdus dans l'éblouissement du Soleil aux télescopes en orbite, de manière routinière. C'est un véritable atout pour l'astronomie planétaire et aussi pour certains types d'astrophysique."

Le scientifique de VULCAM, le Dr Dan Durda, également de SwRI, a ajouté : « VULCAM est un dérivé d'un instrument d'imagerie que nous avons piloté plusieurs fois sur des avions F-18, mais qui a le potentiel de devenir un outil encore plus puissant pour rechercher des Vulcanoïdes de Plus de 260 kilomètres (165+ miles) d'altitude que les missions suborbitales de la NASA peuvent atteindre. VULCAM a également parfaitement fonctionné."

"Jamais auparavant dans l'histoire il n'a été possible d'obtenir un spectre ultraviolet de Mercure", explique Stern. "Avec les données recueillies la semaine dernière, nous prévoyons de révéler de nouveaux détails sur la composition de la surface de cette mystérieuse planète intérieure et, espérons-le, d'aider la prochaine mission MESSENGER de la NASA sur Mercure à planifier ses observations ultraviolettes."

Le financement principal de cette mission est venu de la NASA, avec un soutien supplémentaire de la Planetary Society. L'installation de vol de Wallops Island de la NASA a géré la mission et a fourni à la fois le véhicule de lancement et les systèmes de pointage, de télémétrie et de récupération nécessaires pour soutenir le vol. Le Centre d'astrophysique et d'astronomie spatiale de l'Université du Colorado à Boulder a également collaboré à la mission.

Les vulcanoïdes sont une population hypothétique de petits astéroïdes qui est extrêmement difficile à observer depuis le sol en raison de sa proximité avec le Soleil. Les chercheurs ont déjà effectué des recherches au sol sur les vulcanoïdes pendant les éclipses solaires totales, pendant la brève période de crépuscule après le coucher du soleil avant que les vulcanoïdes eux-mêmes ne se couchent ou juste avant le lever du soleil après que les vulcanoïdes aient culminé au-dessus de l'horizon.

Messenger expédié à Goddard pour les tests de pré-lancement
Ceinture de verdure - 22 déc. 2003
Moins de six mois après son lancement prévu sur Mercure, Messenger est prêt pour la prochaine série de tests pour le préparer à la première étude orbitale de la planète la plus interne.

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Les corps célestes situés à l'intérieur de l'orbite de Mercure ont fait l'objet d'hypothèses et ont été recherchés pendant des siècles. L'astronome allemand Christoph Scheiner pensait avoir vu de petits corps passer devant le Soleil en 1611, mais il s'est avéré plus tard qu'il s'agissait de taches solaires. [1] Dans les années 1850, Urbain Le Verrier a effectué des calculs détaillés de l'orbite de Mercure et a trouvé un petit écart dans la précession du périhélie de la planète par rapport aux valeurs prédites. Il a postulé que l'influence gravitationnelle d'une petite planète ou d'un anneau d'astéroïdes dans l'orbite de Mercure expliquerait la déviation. Peu de temps après, un astronome amateur nommé Edmond Lescarbault a affirmé avoir vu la planète proposée par Le Verrier transiter par le Soleil. La nouvelle planète a été rapidement nommée Vulcan mais n'a jamais été revue, et le comportement anormal de l'orbite de Mercure a été expliqué par la théorie de la relativité générale d'Einstein en 1915. Les vulcanoïdes tirent leur nom de cette planète hypothétique. [2] Ce que Lescarbault a vu était probablement une autre tache solaire. [3]

Les vulcanoïdes, s'ils existaient, seraient difficiles à détecter en raison de la forte éblouissement du Soleil à proximité, [4] et les recherches au sol ne peuvent être effectuées que pendant le crépuscule ou pendant les éclipses solaires. [5] Plusieurs recherches pendant les éclipses ont été menées au début des années 1900, [6] qui n'ont révélé aucun vulcanoïde, et les observations pendant les éclipses restent une méthode de recherche courante. [7] Les télescopes conventionnels ne peuvent pas être utilisés pour les rechercher car le Soleil à proximité pourrait endommager leur optique. [8]

En 1998, les astronomes ont analysé les données de l'instrument LASCO du vaisseau spatial SOHO, qui est un ensemble de trois coronographes. Les données prises entre janvier et mai de cette année n'ont montré aucun vulcanoïde plus brillant que la magnitude 7. Cela correspond à un diamètre d'environ 60 kilomètres (37 mi), en supposant que les astéroïdes ont un albédo similaire à celui de Mercure. En particulier, un grand planétoïde à une distance de 0,18 UA, prédit par la théorie de la relativité d'échelle, a été exclu. [9]

Les tentatives ultérieures pour détecter les vulcanoïdes impliquaient de transporter des équipements astronomiques au-dessus de l'interférence de l'atmosphère terrestre, à des hauteurs où le ciel crépusculaire est plus sombre et plus clair qu'au sol. [10] En 2000, le planétologue Alan Stern a effectué des relevés de la zone vulcanoïde en utilisant un avion espion Lockheed U-2. Les vols ont été effectués à une hauteur de 21 300 mètres (69 900 pieds) au crépuscule. [11] En 2002, lui et Dan Durda ont effectué des observations similaires sur un avion de chasse F-18. Ils ont effectué trois vols au-dessus du désert de Mojave à une altitude de 15 000 mètres (49 000 pieds) et ont effectué des observations avec le Southwest Universal Imaging System—Airborne (SWUIS-A). [12]

Même à ces hauteurs, l'atmosphère est toujours présente et peut interférer avec les recherches de vulcanoïdes. En 2004, un vol spatial suborbital a été tenté afin d'obtenir une caméra au-dessus de l'atmosphère terrestre. Une fusée Black Brant a été lancée de White Sands, Nouveau-Mexique, le 16 janvier, transportant une caméra puissante nommée VulCam, [13] sur un vol de dix minutes. [4] Ce vol a atteint une altitude de 274 000 mètres (899 000 pieds) [13] et a pris plus de 50 000 images. Aucune des images n'a révélé de vulcanoïdes, mais il y avait des problèmes techniques. [4]

Les recherches des données des deux vaisseaux spatiaux STEREO de la NASA n'ont permis de détecter aucun astéroïde vulcanoïde. [14] Il est douteux qu'il existe des vulcanoïdes de plus de 5,7 kilomètres (3,5 mi) de diamètre. [14]

La sonde spatiale MESSENGER a pris quelques images des régions extérieures de la zone vulcanoïde, mais ses possibilités étaient limitées car ses instruments devaient être pointés loin du Soleil à tout moment pour éviter tout dommage. [15] [16] Avant sa disparition en 2015, cependant, l'engin n'a pas réussi à produire des preuves substantielles sur les vulcanoïdes.

Un vulcanoïde est un astéroïde en orbite stable avec un demi-grand axe inférieur à celui de Mercure (c'est-à-dire 0,387 UA). [7] [17] Cela n'inclut pas les objets comme les comètes broutant le soleil, qui, bien qu'elles aient des périhélies à l'intérieur de l'orbite de Mercure, ont des axes semi-grands bien plus grands. [7]

On pense que les vulcanoïdes existent dans une bande gravitationnellement stable à l'intérieur de l'orbite de Mercure, à des distances de 0,06 à 0,21 UA du Soleil. [18] Toutes les autres régions stables du système solaire contiennent des objets, [8] bien que des forces non gravitationnelles telles que la pression de rayonnement, [9] la traînée Poynting-Robertson [18] et l'effet Yarkovsky [5] puissent ont épuisé la zone vulcanoïde de son contenu d'origine. Il ne peut y avoir plus de 300 à 900 vulcanoïdes de plus de 1 kilomètre (0,62 mi) de rayon restant, le cas échéant. [19] Une étude de 2020 a révélé que l'effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack est assez fort pour détruire des vulcanoïdes hypothétiques aussi grands que 100 km de rayon sur des échelles de temps bien plus petites que l'âge du système solaire. s'est avéré être régulièrement entraîné par l'effet YORP jusqu'à ce qu'ils se séparent par rotation en corps plus petits, ce qui se produit à plusieurs reprises jusqu'à ce que les débris soient suffisamment petits pour être poussés hors de la région vulcanoïde par l'effet Yarkovsky, ce qui expliquerait pourquoi aucun vulcanoïde n'a été observé. [20] La stabilité gravitationnelle de la zone vulcanoïde est due en partie au fait qu'il n'y a qu'une seule planète voisine. À cet égard, elle peut être comparée à la ceinture de Kuiper. [18] Le bord extérieur de la zone vulcanoïde est à environ 0,21 UA du Soleil. Les objets plus éloignés que cela sont instables en raison des interactions avec Mercure et seraient perturbés dans les orbites de croisement de Mercure sur des échelles de temps de l'ordre de 100 millions d'années. [18] Le bord intérieur n'est pas clairement défini : les objets plus proches que 0,06 UA sont particulièrement sensibles à la traînée Poynting-Robertson et à l'effet Yarkovsky, [18] et même à 0,09 UA, les vulcanoïdes auraient des températures de 1 000 K ou plus, ce qui est assez chaud pour que l'évaporation des roches devienne le facteur limitant de leur durée de vie. [21]

Le volume maximum possible de la zone vulcanoïde est très petit par rapport à celui de la ceinture d'astéroïdes. [21] Les collisions entre objets dans la zone vulcanoïde seraient fréquentes et hautement énergétiques, tendant à conduire à la destruction des objets. L'emplacement le plus favorable pour les vulcanoïdes est probablement sur des orbites circulaires près du bord extérieur de la zone vulcanoïde. [22] Il est peu probable que les vulcanoïdes aient des inclinaisons supérieures à environ 10° par rapport à l'écliptique. [7] [18] Les chevaux de Troie de Mercure, astéroïdes piégés dans les points de Lagrange de Mercure, sont également possibles. [23]

Tous les vulcanoïdes existants doivent être relativement petits. Des recherches antérieures, en particulier à partir du vaisseau spatial STEREO, excluent les astéroïdes de plus de 6 kilomètres (3,7 mi) de diamètre. [14] La taille minimale est d'environ 100 mètres (330 pieds) [18] les particules inférieures à 0,2 m sont fortement repoussées par la pression de rayonnement et les objets inférieurs à 70 m seraient attirés vers le Soleil par la traînée Poynting-Robertson. [9] Entre ces limites supérieure et inférieure, on pense qu'une population d'astéroïdes entre 1 kilomètre (0,62 mi) et 6 kilomètres (3,7 mi) de diamètre est possible. [10] Ils seraient presque assez chauds pour devenir rouges. [17]

On pense que les vulcanoïdes seraient très riches en éléments à haut point de fusion, comme le fer et le nickel. Il est peu probable qu'ils possèdent un régolithe car un tel matériau fragmenté se réchauffe et se refroidit plus rapidement et est plus fortement affecté par l'effet Yarkovsky que la roche solide. [5] Les vulcanoïdes sont probablement similaires à Mercure en termes de couleur et d'albédo, [7] et peuvent contenir du matériel laissé par les premiers stades de la formation du système solaire. [12]

Il existe des preuves que Mercure a été heurté par un gros objet relativement tard dans son développement, [5] une collision qui a dépouillé une grande partie de la croûte et du manteau de Mercure, [16] et expliquant la minceur du manteau de Mercure par rapport aux manteaux des autres planètes. Si un tel impact se produisait, une grande partie des débris résultants pourraient encore être en orbite autour du Soleil dans la zone vulcanoïde. [13]

Les vulcanoïdes, étant une classe entièrement nouvelle de corps célestes, seraient intéressants en eux-mêmes [23], mais découvrir s'ils existent ou non donnerait un aperçu de la formation et de l'évolution du système solaire. S'ils existent, ils pourraient contenir des vestiges de la première période de formation des planètes [12] et aider à déterminer les conditions dans lesquelles les planètes terrestres, en particulier Mercure, se sont formées. [23] En particulier, si des vulcanoïdes existaient ou existaient dans le passé, ils représenteraient une population supplémentaire d'impacteurs qui n'ont affecté aucune autre planète que Mercure, [16] faisant apparaître la surface de cette planète plus ancienne qu'elle ne l'est réellement. [23] S'il s'avère que les vulcanoïdes n'existent pas, cela imposerait des contraintes différentes sur la formation des planètes [23] et suggérerait que d'autres processus ont été à l'œuvre dans le système solaire interne, tels que la migration planétaire nettoyant la région. [18]


Le ciel sombre et la pollution lumineuse discutés au festival d'astronomie dans le parc national de Bryce Canyon

Les rangers du parc national de Bryce Canyon ont organisé jeudi des présentations à l'amphithéâtre de Sunrise Point sur tout, des planètes aux trous noirs en passant par les oiseaux, dans le cadre du festival annuel d'astronomie du parc. Plus de 50 personnes se sont présentées au programme du soir, emmitouflées dans des couvertures et des manteaux pour lutter contre le froid nocturne en altitude. (Photo : K. Sophie Will/The Spectrum & Daily News)

Des dizaines de personnes se sont réunies cette semaine pour regarder les étoiles plutôt que les cheminées de fées du parc national de Bryce Canyon avec le festival annuel d'astronomie du parc.

Pendant plus de 50 ans, Bryce Canyon a organisé des programmes d'astronomie dirigés par des rangers, bien que le parc n'ait obtenu sa désignation International Dark Sky qu'en 2019. La célébration de cette année est le premier festival d'astronomie organisé depuis la désignation, car l'événement de l'année dernière a été annulé en raison de la pandémie de COVID-19.

Le festival de cette année marque un retour aux grands événements après la pandémie de COVID-19 pour tous les parcs nationaux de l'Utah, bien que Bryce Canyon ait organisé certains événements avec des restrictions COVID au cours de la dernière année.

Pour les histoires locales qui comptent, abonnez-vous aujourd'hui.

"Il n'y a pas d'endroit comme Bryce Canyon le jour, et pas de moment comme une nouvelle lune en juin pour en profiter la nuit", a déclaré un communiqué de presse.

Les programmes de jour comprenaient des arts et de l'artisanat adaptés aux familles avec des opportunités de fabriquer des cadrans solaires et des constellations en papier, et de contribuer à une œuvre d'art qui sera dévoilée samedi.

Cependant, en raison des impacts durables de la pandémie, le festival de cette année n'a pas inclus les visites de télescopes habituelles, les maquettes de fusées ou un conférencier principal à Ebenezer's Barn and Grill – bien qu'ils reviendront à l'avenir.

Au crépuscule, les gardes du parc ont organisé des présentations à l'amphithéâtre de Sunrise Point pour explorer l'espace, couvrant tout, des planètes aux trous noirs en passant par les oiseaux.

Les visiteurs du parc national de Bryce Canyon ont célébré cette semaine le festival annuel d'astronomie avec des conférences, des présentations, des panneaux d'affichage et l'observation des étoiles, entre autres activités. Le parc a obtenu une désignation officielle internationale de ciel étoilé en 2019, mais accueillait déjà le festival depuis plus de 50 ans. (Photo : K. Sophie Will/The Spectrum & Daily News)

« Nous voulons, pour ce que nous faisons ici dans ce parc, encourager la gestion de notre ciel nocturne », a déclaré le garde forestier Ben Taylor dans son émission du soir intitulée « Regarder en arrière sur Bryce, regarder en arrière à la maison ».

Plus de 50 personnes se sont présentées pour le programme du soir jeudi, emmitouflées dans des couvertures et des manteaux alors que le mois de juin à cette altitude atteignait 50 degrés.

Taylor a montré à quel point le ciel nocturne est très différent des différentes planètes et les étoiles constantes sur lesquelles les humains se sont appuyés deviennent de plus en plus obsolètes à mesure que vous vous éloignez de la Terre.

Alors que l'obscurité se profilait, Taylor a demandé aux participants de ramener chez eux leur appréciation des étoiles et de devenir les intendants du ciel sombre comme le sont tous les parcs nationaux de l'Utah.

"La première étape de l'intendance est la connaissance, c'est d'apprendre des choses, de s'en enthousiasmer", a-t-il déclaré.

Les visiteurs du parc national de Bryce Canyon ont célébré cette semaine le festival annuel d'astronomie avec des conférences, des présentations, des panneaux d'affichage et l'observation des étoiles, entre autres activités. Le parc a obtenu une désignation officielle internationale de ciel étoilé en 2019, mais accueillait déjà le festival depuis plus de 50 ans. (Photo : K. Sophie Will/The Spectrum & Daily News)

Immédiatement après, des visites de constellations ont eu lieu à Sunset Point, avec des guirlandes lumineuses rouges guidant le chemin le long du sentier vers le belvédère.

Les rangers ont rappelé aux visiteurs que la lumière blanche ruine la vision nocturne humaine et qu'ils n'utilisent que la lumière rouge. Les participants ont été divisés en deux groupes, chacun avec son propre guide stellaire, et à l'aide d'une lumière laser, les rangers ont indiqué des constellations célèbres et moins célèbres.

Les rangers du parc national de Bryce Canyon ont organisé jeudi des présentations à l'amphithéâtre de Sunrise Point sur tout, des planètes aux trous noirs en passant par les oiseaux, dans le cadre du festival annuel d'astronomie du parc. Plus de 50 personnes se sont présentées au programme du soir, emmitouflées dans des couvertures et des manteaux pour lutter contre le froid nocturne en altitude. (Photo : K. Sophie Will/The Spectrum & Daily News)

Les participants ont déclaré que les billets pour les visites de la constellation organisées juste après la fin des programmes du soir étaient terminés à 8 heures du matin, mais certains ont trouvé d'autres moyens non officiels d'observer les étoiles.

Même vers minuit, les voitures entraient et sortaient des belvédères pour regarder le ciel.

Jeff Romano, 65 ans, de Chicago, a assisté au programme de jeudi soir et a déclaré que cela ne ressemblait en rien à ce qu'il pouvait voir dans la ville, ni même au parc national de Zion qui vient de mériter sa désignation de ciel étoilé.

"Quand nous étions à Sion auparavant, mais nous n'avons pas vu beaucoup plus que ce que j'ai vu au nord de Chicago", a-t-il déclaré. « Alors, j'ai hâte d'en voir plus. »

Après les visites de la constellation, les visiteurs ont continué à se sexer vers le haut, s'émerveillant de ce qu'ils ne peuvent pas rentrer chez eux.

"Vous pouvez en voir quelques dizaines là où nous vivons, mais ici, c'est incroyable", a déclaré Stuart Engel de Las Vegas.

Les rangers du parc national de Bryce Canyon ont organisé jeudi des présentations à l'amphithéâtre de Sunrise Point sur tout, des planètes aux trous noirs en passant par les oiseaux, dans le cadre du festival annuel d'astronomie du parc. Plus de 50 personnes se sont présentées au programme du soir, emmitouflées dans des couvertures et des manteaux pour lutter contre le froid nocturne en altitude. (Photo : K. Sophie Will/The Spectrum & Daily News)

L'Utah a plus de désignations de ciel étoilé que tout autre endroit singulier dans le monde, Zion étant le cinquième et dernier parc national de l'Utah à recevoir cet honneur au cours des dernières semaines.

Kevin Poe, un garde forestier de Bryce Canyon et propriétaire de Dark Ranger Telescope Tours à Bryce Canyon City, a déclaré en septembre que les visites d'astronomie sont essentielles pour comprendre ce qui est écrit dans les étoiles ainsi qu'une opportunité de capitaliser sur le tourisme.

« C'est quelque chose que vous pouvez célébrer en personne plutôt que de simplement faire un pèlerinage qui vous mène à un point de vue et à la beauté du ciel nocturne. Avoir des télescopes et des professionnels instruits qui sont doués pour faire vivre ce genre de connexions au grand univers pour les individus, c'est pourquoi l'Utah est l'endroit idéal pour observer les étoiles », a déclaré Poe.

&ldquoPeut-être pour des choses que nous tenions pour acquises il y a des centaines d'années en tant qu'humains, ce n'est pas encore quelque chose hors de notre portée. Nous avons cette chance ici dans ce parc national.&rdquo

Ranger Ben Taylor, Parc National de Bryce Canyon

Cependant, la pollution lumineuse, même près de Bryce Canyon, est depuis longtemps un problème contesté par les passionnés d'astronomie et les entreprises locales ayant besoin d'éclairer leurs parkings pour des raisons de sécurité.

Alors que des mesures ont été prises pour lutter contre la pollution lumineuse,

"L'ennemi du ciel noir est essentiellement la pollution lumineuse, et vient parfois d'un lieu d'ignorance, n'appréciant pas à quel point l'obscurité de haute qualité peut être une ressource rare", a déclaré Poe.

Lance Syrett, propriétaire de Ruby's Inn également à Bryce Canyon City, a déclaré que, chaque nuit, Ruby's Inn est une "ville" d'environ 4 000 habitants et gère sa pollution lumineuse avec de nouveaux appareils d'éclairage.

"Nous ne faisons pas de pollution lumineuse pour être antagonistes", a déclaré Syrett. "Nous essayons d'être très sensibles à notre lumière, nous avons beaucoup de lumière ici et nous devons maintenir certains seuils de sécurité … chaque fois que nous améliorons notre éclairage, nous gardons toujours [la pollution lumineuse] en considération."

Ranger Taylor a déclaré que la pollution lumineuse est un problème difficile à équilibrer, mais cela peut être fait.

« Dans un certain sens, c'est comme un ennemi du ciel naturel, mais ce n'est pas obligatoire. Cela peut être quelque chose qui est fait de manière productive », a déclaré Taylor.

Les visiteurs du parc national de Bryce Canyon ont célébré cette semaine le festival annuel d'astronomie avec des conférences, des présentations, des panneaux d'affichage et l'observation des étoiles, entre autres activités. Le parc a obtenu une désignation officielle internationale de ciel étoilé en 2019, mais accueillait déjà le festival depuis plus de 50 ans. (Photo : K. Sophie Will/The Spectrum & Daily News)

Dans l'ensemble, de Taylor à Poe, tous les experts en astronomie affirment que les cieux sombres offrent une expérience rare aux Utahns et ne doivent pas être tenus pour acquis.

"Peut-être pour des choses que nous tenions pour acquises il y a des centaines d'années en tant qu'humains, ce n'est pas encore quelque chose hors de notre portée. Nous avons cette chance ici dans ce parc national, mais si vous pensez à ce que vous pouvez faire à la maison… pour faire de petits changements, cela peut vraiment s'additionner », a déclaré Taylor.


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En 1840, François Arago, directeur de l'Observatoire de Paris, propose à Le Verrier de travailler sur le thème de l'orbite de Mercure autour du Soleil. Le but de cette étude était de construire un modèle basé sur les lois du mouvement et de la gravitation de Sir Isaac Newton. En 1843, Le Verrier publia sa théorie provisoire sur le sujet, qui serait testée lors d'un transit de Mercure devant le Soleil en 1848. Les prédictions de la théorie de Le Verrier ne correspondaient pas aux observations. [6]

Malgré cela, Le Verrier poursuit ses travaux et, en 1859, publie une étude plus approfondie du mouvement de Mercure. Ceci était basé sur une série d'observations des méridiens de la planète ainsi que sur 14 transits. La rigueur de cette étude signifiait que toute différence par rapport à l'observation serait causée par un facteur inconnu. En effet, quelques divergences subsistaient. [6] Pendant l'orbite de Mercure, son périhélie avance d'une petite quantité, ce qu'on appelle la précession du périhélie. La valeur observée dépasse la prédiction de la mécanique classique de la petite quantité de 43 secondes d'arc par siècle. [7]

Le Verrier a postulé que l'excès de précession pourrait s'expliquer par la présence d'une petite planète à l'intérieur de l'orbite de Mercure, et il a proposé le nom « Vulcain » pour cet objet. Dans la mythologie romaine, Vulcain est le dieu du feu bénéfique et gênant [8], y compris le feu des volcans, ce qui en fait un nom approprié pour une planète si proche du Soleil. Aujourd'hui, l'Union Astronomique Internationale a réservé le nom « Vulcain » pour la planète hypothétique, même si elle a été exclue, et aussi pour la population vulcanoïde.

La contribution de Le Verrier à la découverte de la planète Neptune en 1846 [9] en utilisant les mêmes techniques a donné de la véracité à son affirmation, et les astronomes du monde entier ont tenté d'y trouver une nouvelle planète, mais rien n'a jamais été trouvé.

Le 22 décembre 1859, Le Verrier reçut une lettre du médecin et astronome amateur français Edmond Modeste Lescarbault, qui prétendait avoir vu un transit de la planète hypothétique plus tôt dans l'année. Le Verrier a pris le train jusqu'au village d'Orgères-en-Beauce, à quelque 70 kilomètres (43 mi) au sud-ouest de Paris, où Lescarbault s'était construit un petit observatoire. Le Verrier est arrivé à l'improviste et a procédé à l'interrogatoire de l'homme. [dix]

Lescarbault a décrit en détail comment, le 26 mars 1859, il a remarqué un petit point noir sur la face du Soleil, [11] qu'il étudiait avec son modeste réfracteur de 3,75 pouces (95 mm). Pensant qu'il s'agissait d'une tache solaire, Lescarbault ne fut pas d'abord surpris, mais au bout d'un certain temps, il se rendit compte qu'elle bougeait. Ayant observé le transit de Mercure en 1845, il devina que ce qu'il observait était un autre transit, mais d'un corps jusqu'alors inconnu. Il a pris quelques mesures hâtives de sa position et de la direction du mouvement, et à l'aide d'une vieille horloge et d'un pendule avec lequel il a pris le pouls de ses patients, il a estimé la durée du transit à 1 heure, 17 minutes et 9 secondes. [dix]

Le Verrier était convaincu que Lescarbault avait vu le transit d'une planète jusque-là inconnue. Le 2 janvier 1860, il annonce la découverte de Vulcain lors d'une réunion de l'Académie des sciences à Paris. Lescarbault, pour sa part, est décoré de la Légion d'honneur et invité à comparaître devant de nombreuses sociétés savantes. [12]

Cependant, tout le monde n'a pas accepté la véracité de la "découverte" de Lescarbault. Un éminent astronome français, Emmanuel Liais, qui travaillait pour le gouvernement brésilien à Rio de Janeiro en 1859, affirmait avoir étudié la surface du Soleil avec un télescope deux fois plus puissant que celui de Lescarbault au moment même où Lescarbault disait observer son mystérieux transit. Liais était donc « en état de nier, de la manière la plus positive, le passage d'une planète au-dessus du soleil à l'heure indiquée ». [13]

Based on Lescarbault's "transit", Le Verrier computed Vulcan's orbit: it supposedly revolved about the Sun in a nearly circular orbit at a distance of 21 million kilometres (0.14 AU 13,000,000 mi) The period of revolution was 19 days and 17 hours, and the orbit was inclined to the ecliptic by 12 degrees and 10 minutes (an incredible degree of precision). As seen from the Earth, Vulcan's greatest elongation from the Sun was 8 degrees. [dix]

Numerous reports—all of them unreliable—began to reach Le Verrier from other amateurs who claimed to have seen unexplained transits. Some of these reports referred to observations made many years earlier, and many could not be properly dated. Nevertheless, Le Verrier continued to tinker with Vulcan's orbital parameters as each new reported sighting reached him. He frequently announced dates of future Vulcan transits, and when these failed to materialize, he tinkered with the parameters some more.

Among the earlier alleged observers of Vulcan:

    reported 'an opaque body traversing the suns disc' on 6 January 1818. [14] , on 26 June 1819, reported seeing "two small spots. on the Sun, round, black and unequal in size" [15] , on 23 October 1822, 24 and 25 July 1823, six times in 1834, on 18 October 1836, 1 November 1836 and on 16 February 1837, also claimed to have seen two spots the larger was 3 arcseconds across, and the smaller 1.25 arcseconds. [15]

Shortly after eight o'clock on the morning of 29 January 1860, F.A.R. Russell and three other people in London saw an alleged transit of an intra-Mercurial planet. [16] An American observer, Richard Covington, many years later claimed to have seen a well-defined black spot progress across the Sun's disk around 1860, when he was stationed in Washington Territory. [17]

No "observations" of Vulcan were made in 1861. Then, on the morning of 20 March 1862, between eight and nine o’clock Greenwich Time, another amateur astronomer, a Mr. Lummis of Manchester, England, saw a transit. His colleague, whom he alerted, also saw the event. [18] Based on these two men's reports, two French astronomers, Benjamin Valz and Rodolphe Radau, independently calculated the object's supposed orbital period, with Valz deriving a figure of 17 days and 13 hours and Radau a figure of 19 days and 22 hours. [19]

On 8 May 1865 another French astronomer, Aristide Coumbary, observed an unexpected transit from Istanbul, Turkey. [20]

Between 1866 and 1878 no reliable observations of the hypothetical planet were made. Then, during the total solar eclipse of July 29, 1878, two experienced astronomers, Professor James Craig Watson, the director of the Ann Arbor Observatory in Michigan, and Lewis Swift, an amateur from Rochester, New York, both claimed to have seen a Vulcan-type planet close to the Sun. Watson, observing from Separation, Wyoming, placed the planet about 2.5 degrees southwest of the Sun and estimated its magnitude at 4.5. Swift, who was observing the eclipse from a location near Denver, Colorado, saw what he took to be an intra-mercurial planet about 3 degrees southwest of the Sun. He estimated its brightness to be the same as that of Theta Cancri, a fifth-magnitude star which was also visible during totality, about six or seven minutes from the "planet". Theta Cancri and the planet were very nearly in line with the centre of the Sun.

Watson and Swift had reputations as excellent observers. Watson had already discovered more than twenty asteroids, while Swift had several comets named after him. Both described the colour of their hypothetical intra-mercurial planet as "red". Watson reported that it had a definite disk—unlike stars, which appear in telescopes as mere points of light—and that its phase indicated that it was approaching superior conjunction. [ citation requise ]

Both Watson and Swift had actually observed two objects they believed were not known stars, but after Swift corrected an error in his coordinates, none of the coordinates matched each other, nor known stars. The idea that quatre objects were observed during the eclipse generated controversy in scientific journals, and mockery from Watson's rival, C. H. F. Peters. Peters noted that the margin of error in the pencil and cardboard recording device Watson had used was large enough to plausibly include a bright known star. A skeptic of the Vulcan theory, Peters dismissed all the observations as mistaking known stars as planets. [21] : 215–217

Astronomers continued searching for Vulcan during total solar eclipses in 1883, 1887, 1889, 1900, 1901, 1905, and 1908. [21] : 219

Outside of eclipses, many false alarms were triggered by round sunspots that closely resembled planets in transit. [ citation requise ]

In 1915 Einstein's theory of relativity, an approach to understanding gravity entirely different from classical mechanics, solved the problem. [3] His equations predicted exactly the observed amount of advance of Mercury's perihelion without any recourse to the existence of a hypothetical Vulcan. The new theory modified the predicted orbits of all planets, but the magnitude of the differences from Newtonian theory diminishes rapidly as one gets farther from the Sun. Also, Mercury's fairly eccentric orbit makes it much easier to detect the perihelion shift than is the case for the nearly circular orbits of Venus and Earth.

Einstein's theory was empirically verified during the solar eclipse of May 29, 1919 by measuring the bending of sunlight. Astronomers generally quickly accepted that a large planet inside the orbit of Mercury could not exist, given the corrected equation of gravity. [21] : 220

Observing a planet inside the orbit of Mercury is difficult, since the telescope must be pointed very close to the Sun, where the sky is only dark during a solar eclipse. Also, an error in pointing the telescope can result in damage for the optics, and injury to the observer if viewing directly. The huge amount of light present even quite far away from the Sun can produce false reflections inside the optics, thus fooling the observer into seeing things that do not exist.

The best observational strategy might be to monitor the Sun's disk for possible transits, but transits would only be seen from Earth provided the object orbits close enough to the ecliptic plane. A small, dark spot might be seen to move across the Sun's disk, as happens with transits of Mercury and Venus.

In 1915, when Einstein successfully explained the apparent anomaly in Mercury's orbit, most astronomers abandoned the search for Vulcan. A few, however, remained convinced that not all the alleged observations of Vulcan were unfounded. Among these was Henry C Courten, of Dowling College, New York. Studying photographic plates of the 1970 eclipse of the Sun, he and his associates detected several objects which appeared to be in orbits close to the Sun. [22] Even accounting for artifacts, Courten felt that at least seven of the objects were real.

Courten believed that an intra-Mercurial planetoid between 130 and 180 kilometres (80 and 110 mi) in diameter was orbiting the Sun at a distance of about 0.1 AU (15,000,000 km 9,300,000 mi). Other images on his eclipse plates led him to postulate the existence of an asteroid belt between Mercury and the Sun.

None of these claims has ever been substantiated after more than forty years of observation. It has been surmised that some of these objects—and other alleged intra-Mercurial objects—may exist, being nothing more than previously unknown comets or small asteroids. No vulcanoid asteroids have been found, and searches have ruled out any such asteroids larger than about 6 km (3.7 mi). [4] Neither SOHO nor STEREO has detected a planet inside the orbit of Mercury. [4] [23]


Researchers Have Identified 100 Mysteriously Disappeared Stars in The Night Sky

Across the Milky Way there are vacant spaces where a star once brightly shone. Some left clues in a dramatic death, or faded into retirement. Others simply moved into a new neighbourhood.

Not all vacancies have such convenient explanations, though. Some were there one moment and gone the next, inviting speculation over rare types of star death, extreme astrophysics, and, of course… advanced alien technology.

By comparing star catalogues dating back to the 1950s with more recent datasets, researchers with the Vanishing & Appearing Sources during a Century of Observations project have identified around 100 bright dots that seem to have vanished without a trace.

The search is an ongoing one for lead researcher Beatriz Villarroel and her colleagues, one that started several years ago as part of a hunt for potential signs of alien intelligence.

"Finding an actually vanishing star – or a star that appears out of nowhere! – would be a precious discovery and certainly would include new astrophysics beyond the one we know of today," says Villarroel, a theoretical physicist from Stockholm University.

In an earlier study Villarroel and her team compared the positions of some 10 million objects recorded in the US Naval Observatory Catalogue (USNO) with their counterparts in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

They were left with about 290,000 missing objects, most of which could easily be accounted for on closer inspection. Eventually they found a single star that genuinely seemed to have disappeared, and even that discovery came with lingering doubts.

It was an intriguing find, but hardly constituted compelling evidence of new kinds of astrophysics.

In this latest study they compared 600 million objects in the USNO catalogue with a collection put together by the University of Hawaii's Pan-STARR system.

The naval catalogue spans around 50 years of sky surveys, capturing details of the entire sky in five colours down to a visual magnitude of about 21. The cosmic objects in the Pan-STARR data release include slightly dimmer objects, down to a magnitude of roughly 23 as compared to the SDSS's 22.

Having more stars to compare means potentially more 'missing' stars, while capturing objects of a lower magnitude means making extra sure there's nothing sitting in the star's place.

The comparison revealed 151,193 candidates for missing stars. This number was whittled down to 23,667 possibilities by widening the search field, cutting away stars that seemed to have moved farther than expected.

That short list was visually inspected, excluding around 18,000 images that were messed up by flaws or artefacts. Lastly, the team removed images where the missing star was towards the edge of the field, just to reduce risk of any false positives.

One final sweep using yet another method for comparisons removed other possible flaws in data collection, or unclear results. That left 100 dark shadows where a star once shone.

When a star dies, it usually goes out with a bright shout as a super nova, or quietly fades into a softly glowing ember like a white dwarf. They don't tend to just stop shining.

There could be some clues in the fact that the pool of candidates were in general a little redder in colour than the typical USNO catalogue object, and were generally faster moving. Working it out will take further research.

"We are very excited about following up on the 100 red transients we have found," says Villarroel.

There are plenty of explanations that need exploring before we can be confident this represents anything exotic, something the team hopes to accomplish with citizen science projects.

One possibility is that the object occasionally flares enough to be seen before dimming again a few magnitudes. Another explanation – although very unlikely – is they're all just scratches after all, and never existed to begin with. It could also be a dull star we assumed was farther away and has just moved too far to be noticed.

A more exciting thought is that a few might be super-rare failed supernovas, forming black holes without the fireworks display. As cool as that would be, it's a stretch to think this would explain all of the observations.

If the disappeared stars turn out to be none of these things, we may need to entertain new physics.

"We believe that they are natural, if somewhat extreme, astrophysical sources," says Martin López Corredoira from the Instituto de Astrofísica de Canarias in the Canary Islands.

There is that other explanation. The one we'd all like to be true, but can't take seriously until we have a lot more evidence: Aliens could be covering these stars up to absorb their light, converting it into useful energy before shedding it as low grade radiation. Or the initial flares might be short lived, intense signals from alien technology.

In moments like this, we can all let our imaginations run a little wild, even if the researchers are hesitant.

"But we are clear that none of these events have shown any direct signs of being ETI [extra terrestrial intelligence]," says Corredoira.


Vulcanoid asteroid

Vulcanoids are hypothetical group of asteroids that may orbit in a dynamically stable zone between 0.08 and 0.21 astronomical units from the Sun, well within the orbit of Mercury. They take their name from the hypothetical planet Vulcan, which nineteenth-century astronomers fruitlessly searched for to explain the excess precession of Mercury's perihelion. Virtually all the anomaly in Mercury's orbit later turned out to be an effect explained by general relativity, removing the need to postulate the existence of Vulcan.

The hypothesis that there could be such a population of asteroids was put forward by Charles Dillon Perrine, one of the most active observational astronomers of that time. But despite more than a century of searching since the 1901 eclipse, no Vulcanoids have ever been found, despite ground-based searches and more recent searches by NASA using high-altitude F-18 aircraft and Black Brant suborbital rockets. Such searches are extremely difficult due to the glare of the Sun. Additionally, the space-based Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) would have been able to see any bright objects near the Sun (for example, it has seen hundreds of small comets). If Vulcanoids exist, for the expected albedo they cannot be more than 60 km in diameter, since previous searches would have found anything larger. Vulcanoid asteroids, if they exist, would be a special subclass of Apohele asteroids.

Nevertheless, it is thought Vulcanoids could exist because the region of space being searched is gravitationally stable. Also, the heavily cratered surface of Mercury means a population of Vulcanoids probably existed in the very early days of the solar system. Over long timescales, the orbits of Vulcanoids are not completely stable, due to the Yarkovsky effect. The dynamical lifetime of a Vulcanoid is measured in tens of millions of years, and according to David Vokrouhlicky, Paolo Farinella and William F. Bottke, Jr. the vulcanoid population would have been depleted within a billion years of the formation of Mercury. According to their 2000 paper, there should be no original Vulcanoids left, having either impacted Mercury or been drawn into the Sun. They also argue that the current data on bombardment indicates that Mercury, to the extent it is mapped, does not show a signature pattern of cratering which would indicate that Vulcanoids ever existed. However, they speculate that a small population could exist within available measurements, though better data of the Mercurian surface would be required to establish this.

Future searches for Vulcanoids will likely use small space-based telescopes, which can see very close to the Sun. SOHO is not the best instrument for the task, but suitable spacecraft have been proposed to look for near-Earth objects. Indirect evidence for Vulcanoids may come from the MESSENGER probe, which is scheduled to fly by Mercury three times and then insert into a planetary orbit.

The entire inner solar system is not well explored, with only one probe having visited Mercury: Mariner 10, which managed to photograph 45% of the planet in a series of fly-bys in 1973 and 1974.


Discover Interview: Planetary Scientist Alan Stern

This summer, construction will begin on a probe to Pluto and the Kuiper belt. Planetary scientist Alan Stern, director of the Southwest Research Institute in Boulder , Colorado , is the principal investigator for the mission. He is also a licensed commercial pilot and was once a finalist for the position of space shuttle mission specialist. Stern has made a career of investigating the solar system’s frontiers, from a mysterious band of asteroids that may be orbiting the sun inside Mercury to the vast Oort cloud far beyond the known planets, the source of all comets.

Did you ever think that a mission to Pluto wouldn’t happen?

I had a lot of doubts through the 1990s, during Dan Golden’s NASA administration, because NASA repeatedly cancel l ed missions to Pluto, despite the fact that the scientific community kept saying it was top priority, crucial to getting an understanding of our solar system. Now I am fairly convinced that it will happen.

S: Of course it is a planet. The generally accepted definition of a planet is very simple: It is a body that orbits its star, and it has to be large enough to become round under self-gravity but not so large that hydrogen fusion takes place in its center. If the object is too large and fusion takes place, we call it a star. And if it’s too small and its own gravity wouldn’t make it round, we call it a rock. Pluto is about 10 times the size of the smallest object in space that would become round due to gravity, so it easily qualifies.

S: In part, we should go because exploration is part of what makes us human. Beyond that, we should go because it turns out that Pluto is at the nexus of four key scientific themes that will lead us to a better understanding of our solar system. One theme is that Pluto was the first to be discovered of an enormous collection of trans-Neptunian objects called the Kuiper belt. These bodies are part of a previously unknown portion of the solar system—what I like to call the third zone of the solar system. This third zone was on its way to growing a very large planet, but something—we don’t know what—stopped the process. Instead we have a collection of miniature planets. That means that in this zone we can find planetary embryos that were frozen in time during their gestation. That gives us a window into the past. That’s the second theme.

The third theme is that Pluto and its moon, Charon, which is half Pluto’s size, constitute a binary planet. We think binary planets are common in the galaxy, just as we know that binary stars are common in the galaxy, and we have even begun to find binary asteroids. The New Horizons Pluto mission will be the first mission to a binary object and will help us understand everything from the origin of Earth’s moon to the physics of mass transfer between binary stars.

Finally, Pluto has a knock-your-socks-off atmosphere that’s escaping rapidly like a comet’s, but on a planetary scale. As a result, the planet has shrunk in size over billions of years because of the same processes that shaped the early evolution of Earth’s atmosphere and very likely that of both Mars and Venus. We have never been to a planet where this kind of rapid escape is taking place. By going to Pluto we have a chance to anchor, with real data, models of the early evolution of Earth’s atmosphere.

What would people see if they went to Pluto and stood on the surface?

S: The surface is bright and covered in a fresh, pinkish snow. People commonly think that it would be dark on Pluto because it is so far from the sun, but it is actually about as bright as dusk here on Earth, with enough light for you to very easily read a book and see what’s going on around you. On the Charon side of Pluto, you’d see a big old moon up in the sky, appearing 10 times as wide as Earth’s moon and twice as bright. You might see mountains on Pluto. You’d certainly see craters. There may be volcanoes and geysers. You would from time to time see atmospheric phenomena such as fog, clouds, or hazes. If you were there long enough, you would see it snow.

What is the third zone of the solar system like?

S: The Kuiper belt region, which I call the third zone because it lies beyond the rocky terrestrial planets and beyond the giant planets, is a bizarre frontier. It is dotted by more than 100,000 miniature frozen worlds. Based on data already in hand, we suspect that most are made of rock and ice with a liberal dash of organic molecules. It appears that thousands of these bodies have moons. Some may even occasionally grow atmospheres. And the latest news is that the king of the Kuiper belt, the king of the third zone, Pluto, may even sport an ocean under its icy crust!

How much is out there at the edge of our solar system that we have not yet discovered?

S: The short answer is—a lot. The Kuiper belt is probably littered with hundreds, if not thousands, of ice-dwarf planets like Pluto. NASA has explored all four terrestrial planets and all four giant planets. But the number of bodies we’d classify as planets in the solar system is probably closer to 9,000 than it is to nine, and we haven’t been to the most populous class of bodies at all—the ice-dwarf planets of the Kuiper belt. Even farther out, beyond the Kuiper belt, lies the Oort cloud, 1,000 times farther away. The Oort cloud consists of objects ejected from the region surrounding the giant planets during and after their formation. In the Oort cloud there may be large planets that were ejected from the solar system in the early days when Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune were muscling out their rivals.

Could there be objects as big as Jupiter or Saturn in the region beyond Pluto?

S: Not objects the size of Jupiter or Saturn because Jupiter and the other giant planets couldn’t have ejected objects that large, but there certainly could be a handful of Earth- and Mars-size objects. There could be hundreds of things the size of Pluto in the Oort cloud, and a number of objects the size of

You have to look! Actually, anything in the Oort cloud is too faint to see with the technology we have today. For example, NASA’s Spitzer Space Telescope, which launched in August

, can see an object the size of Pluto located a few hundred astronomical units away [

one astronomical unit is 96 million miles—the distance from

, and Spitzer can detect a planet the size of Earth out to about 1,000 astronomical units. However, the Oort cloud is between 10,000 and 100,000 astronomical units away. So an Oort cloud survey will have to be the project of a future generation.

Can studying Pluto and these other objects tell us anything about Earth’s formation and its history?

S: Yes, it can. The standard model for the formation of the Earth-moon system is that a huge, Mars-size object hit Earth and spun off material that coalesced in orbit to become the moon. The Pluto-Charon system is the only other place in our solar system where we believe this happened on a planetary scale. By going to a system like Pluto-Charon, we’ll better understand how the Earth-moon system formed.

After Pluto, where else in the solar system would you like to explore?

S: I would like to see a robotic return mission to Uranus and Neptune. I’d like to see further robotic exploration of the Kuiper belt, and I’d like particularly to see humans go back to the moon for a serious exploration and then on to asteroids and Mars.

S: The vulcanoids are a putative population of asteroids that may circle the sun inside the orbit of Mercury, like a little Kuiper belt, if you will, on the inside of the solar system. Instead of being icy, however, they are expected to be rocky because it is so hot. Although no object on such an orbit has been detected just yet, there is good reason to expect that they might exist. For example, the surface of Mercury is severely battered, and many of the projectiles that hit it may have been vulcanoids. The question is whether there are any left or whether they’re all gone. We really don’t know because it’s a very, very difficult observational problem to detect these bodies, even with modern technology. The easiest way to look is from space, but that’s very expensive. Doing it from the ground is extremely hard because one has to look for faint points of light against the twilight sky. Our group has taken a middle-ground approach by using high-altitude aircraft that can fly up into the high upper stratosphere where the sky is much darker, making the vulcanoids easier to detect. We haven’t finished our search yet, so I can’t yet tell you if there are vulcanoids. Restez à l'écoute!

You’ve done these vulcanoid surveys and studies of other asteroids, meteors, and comets from the backseat of a high-performance aircraft, like a WB-57 or a F/A-18 Hornet fighter jet. Is there really a scientific benefit to working out of an F-18, or is it just a lot of fun?

S: It’s both. I have to say that the grants that paid for the studies came through peer-review panels that throw out five of every six proposals. If this was purely so that I could have a good time in the backseat of a fighter, it wouldn’t survive for 10 minutes in a peer-review panel.

My colleague Daniel Durda and I discovered a way to do certain kinds of astronomy from a jet that you just cannot do from the ground. You can do these studies from space, but this is 1,000 times cheaper, and 10 times cheaper than using a big aircraft like those NASA typically has flown around. And for the particular niche we are exploring, the jets we use do the trick.

As a pilot, do you ever get the itch to take the controls?

S: Every flight. Sometimes we even get to. But the mission isn’t to let the astronomer fly it’s to accomplish specific observing goals with the gear we bring along.

Why do you focus on the solar system’s small, low-profile bodies? Why not big-ticket items like Mars?

S: The smaller objects are big-ticket items! Understanding the architecture of our solar system is a pretty big-ticket item. Discovering whether or not there is an asteroid belt interior to Mercury’s orbit, finding out whether or not the comets were crucial to the formation to life on Earth, doing the first mission to the last planet, Pluto—I consider these all big-ticket items. Just because Pluto or comets aren’t as big as Jupiter doesn’t mean they are not scientifically important—indeed, just the reverse is often true. Sometimes great things come in small packages.

But, honestly, the public just isn’t that interested in comets or the Kuiper belt. Most people have never heard of vulcanoids.

S: I think you’re right about the vulcanoids, but there are a lot of things people have never heard of that eventually come to be very important. Six hundred years ago, most people never heard of North America. Being a researcher doesn’t mean that you follow what is publicly appealing, because public interest generally lags scientific understanding. It’s our responsibility as research explorers to find out the lay of the land, not to follow a popularity contest about where our research should go.

What’s the most important thing about astronomy that everyone should know but don’t?

S: I’d say how ancient virtually everything is in space. Almost all of the galaxies, the stars, the planets, are billions of years old—a million times older than the Parthenon, and tens of millions of times older than the oldest human being who has ever lived. To me, that really puts a lot of things that happen in day-to-day life, or the news, in perspective. No matter how old you are, it makes you feel young. And—perhaps this is the best part—it makes you realize how audacious we are as a species that was “born yesterday” to think we can understand the universe!

What are we learning about comets?

S: Comets are very important in terms of the hazard they pose to Earth’s ecosystems over geological time, and they’re the best samples we have of the primordial material that formed the solar system. We know that comets bombarded Earth after its formation, and they brought a lot of water and more complex stuff to the young planet. Although I personally discount it, it is entirely possible that comets actually brought life to Earth—microspores or something from other systems where life had evolved. We won’t know until we bring back samples.

Many researchers who work on unmanned space projects take issue with all the money that goes into manned missions. You’ve worked both sides of the street. What’s your take?

S: NASA’s human exploration program did historic, even epic, things in the 1960s and early 1970s, but it has been on a leash ever since. We have the capability to do so much more, to do real geological field exploration of the moon and the asteroids and field expeditions to Mars. Instead, for the past three decades we’ve been relegated to nothing more than trips to low Earth orbit in space shuttles and a space station going around in circles growing plants and taking pictures of the weather. I hope that will change soon.

S: The political will hasn’t been there, and it’s so unfortunate. I think human beings are truly explorers at heart. The planets are the obvious next frontiers for human exploration. There’s no reason that we shouldn’t have a significant number of people living and working on the moon, doing geological studies of asteroids and pioneering the path to Mars. The technology is well in hand.

You’re not concerned about the dangers?

S: Of course I am, but danger is an integral part of true exploration. If you’ve ever been around aerospace vehicles, you know that a human being can get hurt in those big machines. Explorers 500 years ago faced a similar question: Is it too risky to sail to some unknown land in a rickety boat at the mercy of the wind? But look at what those daring explorations brought us in terms of the changes to the world. To be a great nation in the 21st century, the United States needs to explore the space frontier. If we choose this course, the road will be long and hard—and yes, dangerous. But so were the frontiers that this great nation took as previous challenges during the 18th, 19th, and 20th centuries. We should make a lasting commitment to the exploration of the moon and planets by both brave humans and sophisticated robots. We should inspire the world, and we should make history again. It’s something America does extremely well.

If you could go anywhere in the solar system for one week, where would you go?

S: I’d like to spend a week exploring Neptune’s giant moon, Triton. The Neptunian system is a scientist’s playground. Triton seems to be geologically active like there’s no tomorrow, even though it’s only 40 degrees above absolute zero there. To conduct a field operation on Triton would be beyond my wildest imagination.