home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ The Starbase One Astronomy & Space Collection / STARBASE_ONE.ISO / a96 / disk12 / kuipbelt.txt < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1996-01-19  |  3.9 KB  |  74 lines
  1.                             SCIENCE BACKGROUND
  2.  
  3.                      THE SEARCH FOR THE KUIPER BELT  
  4.  
  5. In 1950, Dutch astronomer Jan Oort hypothesized that comets came from a
  6. vast shell of icy bodies about 50,000 times farther from the Sun than
  7. Earth is.  A year later astronomer Gerard Kuiper suggested that some
  8. comet-like debris from the formation of the solar system should also be
  9. just beyond Neptune.  In fact, he argued, it would be unusual not to
  10. find such a continuum of particles since this would imply the
  11. primordial solar system has a discrete "edge."
  12.  
  13. This notion was reinforced by the realization that there is a separate
  14. population of comets, called the Jupiter family, that behave strikingly
  15. different than those coming from the far reaches of the Oort cloud.
  16. Besides orbiting the Sun in less than 20 years (as opposed to 200
  17. million years for an Oort member), the comets are unique because their
  18. orbits lie near the plane of the Earth's orbit around the Sun.  In
  19. addition, all these comets go around the Sun in the same direction as
  20. the planets.
  21.  
  22. Kuiper's hypothesis was reinforced in the early 1980s when computer
  23. simulations of the solar system's formation predicted that a disk of
  24. debris should naturally form around the edge of the solar system.
  25. According to this scenario, planets would have agglomerated quickly in
  26. the inner region of the Sun's primordial circumstellar disk, and
  27. gravitationally swept up residual debris.  However, beyond Neptune, the
  28. last of the gas giants, there should be a debris-field of icy objects
  29. that never coalesced to form planets.
  30.  
  31. The Kuiper belt remained theory until the 1992 detection of a 150-mile
  32. wide body, called 1992QB1 at the distance of the suspected belt.
  33. Several similar-sized objects were discovered quickly confirming the
  34. Kuiper belt was real. The planet Pluto, discovered in 1930, is
  35. considered the largest member of this Kuiper belt region.  Also,
  36. Neptune's satellites, Triton and Nereid, and Saturn's satellite, Phoebe
  37. are in unusual orbits and may be captured Kuiper belt objects.
  38.  
  39.  
  40. Observational Techniques
  41.  
  42. To isolate and subtract the effects of cosmic ray strikes on the WFPC
  43. 2's electronic detectors, which could mimic the faint signature of a
  44. comet, thirty-four images were taken of the same piece of sky.  The
  45. cosmic ray hits change from picture to picture, but real objects remain
  46. constant.  However, pinpointing comets was even trickier because they
  47. drift slowly along their orbit about the Sun.  Although the orbital
  48. periods of these objects are 200 years or longer, the HST has
  49. sufficient spatial resolution to see them move in just a few minutes.
  50. This means the comets change position from picture to picture, just as
  51. cosmic ray strikes would.  However, cosmic ray strikes are randomly
  52. placed events while the motions of the comets are well defined.
  53.  
  54. To distinguish between the comets and cosmic ray effects, the 34 images
  55. were then digitally shifted and stacked to the predicted offset to
  56. account for the expected drift rate of comets.  It's like having a
  57. fixed camera on a tripod take a rapid series of snapshots of someone
  58. walking in front of the lens.  The resulting snapshots could be stacked
  59. so that the person appeared stationary.
  60.  
  61. The researchers tested the reliability of this approach by shifting the
  62. stacked pictures in the opposite direction of the expected comets'
  63. motion.  Ideally, no comets should have appeared, but random alignments
  64. added up to 24 anomalous detections.
  65.  
  66. When the team stack-shifted the pictures in the direction of the
  67. predicted comet motion, they came up with 53 objects.  Assuming that 24
  68. of these are, statistically, anomalous too, leaves a remainder of 29
  69. objects considered "real."
  70.  
  71. The shift-stack technique was further tested by dividing the images
  72. into two groups and running an automated search algorithm to look for
  73. objects that showed up in the same position on sets of exposures.
  74.