Bagaimanakah Bayang Asteroid Mendedahkan Saiznya?

Banyak asteroid kelihatan seperti titik cahaya kecil apabila diperhatikan menggunakan teleskop. Walaupun kedudukannya dapat ditentukan, bentuk sebenar asteroid tersebut mungkin sukar dikenal pasti. Namun, ada kalanya asteroid melintas tepat di hadapan sebuah bintang yang jauh dari sudut pandangan pemerhati di Bumi, lalu cahaya bintang itu terlindung seketika sebelum muncul semula.

Peristiwa singkat yang dikenali sebagai penghijaban bintang ini membolehkan ahli astronomi memperoleh maklumat tentang saiz dan bentuk asteroid tanpa perlu menghantar kapal angkasa ke arahnya.

Apakah penghijaban bintang?

Penghijaban bintang berlaku apabila suatu objek yang lebih dekat melintas di hadapan bintang yang lebih jauh, lalu menghalang sebahagian atau seluruh cahaya bintang tersebut daripada sampai kepada pemerhati. Objek yang menyebabkannya boleh berupa Bulan, planet atau asteroid. Dalam kes asteroid, fenomena ini biasanya berlangsung dengan sangat singkat kerana asteroid bergerak relatif terhadap arah pandangan ke bintang.

Sebelum penghijaban berlaku, pemerhati melihat cahaya bintang seperti biasa. Apabila asteroid melintas di hadapannya, kecerahan yang diterima boleh menurun secara mendadak, dan selepas asteroid melepasi arah pandangan tersebut, cahaya bintang kembali kelihatan. Bagi kebanyakan bintang yang kelihatan seperti sumber cahaya titik, perubahan ini menyerupai suis lampu yang dimatikan dan dihidupkan semula.

Walau bagaimanapun, cahaya tidak semestinya hilang sepenuhnya. Kecerahan asteroid sendiri, saiz sudut bintang dan kesan optik tertentu boleh mempengaruhi bentuk perubahan cahaya yang direkodkan. Istilah penghijaban digunakan oleh Agensi Angkasa Malaysia bagi fenomena astronomi yang dikenali sebagai occultation dalam bahasa Inggeris.

Bagaimanakah tempoh penghijaban digunakan untuk mengukur saiz?

Bayangkan sebuah asteroid melintas di hadapan bintang. Apabila bahagian hadapan asteroid mula menghalang cahaya bintang, pemerhati merekodkan masa cahaya mula terlindung. Apabila bahagian belakang asteroid melepasi arah pandangan, pemerhati merekodkan masa cahaya kembali kelihatan. Perbezaan antara kedua-dua masa itu memberikan tempoh penghijaban.

Jika kelajuan relatif bayang asteroid merentasi lokasi pemerhatian diketahui, panjang laluan yang dilalui bayang sepanjang tempoh tersebut boleh dianggarkan. Hubungan asasnya ialah panjang laluan sama dengan kelajuan relatif bayang darab tempoh penghijaban. Sebagai contoh, katakan bayang asteroid bergerak pada kelajuan relatif 15 kilometer sesaat dan cahaya bintang terlindung selama empat saat. Panjang laluan yang sepadan ialah 15 km/s darab 4 s, iaitu 60 km.

Dalam model geometri yang sesuai, nilai ini memberikan panjang satu keratan melintang pada siluet asteroid. Namun, angka 60 kilometer itu tidak semestinya diameter terbesar asteroid, kerana jika laluan pemerhatian melalui bahagian tepi siluet, panjang yang diukur mungkin lebih pendek daripada lebar maksimumnya. Contoh ini menggunakan nilai rekaan untuk menerangkan prinsip pengukuran, bukan data sebuah asteroid sebenar.

Mengapakah pemerhati perlu berada di lokasi berbeza?

Satu pemerhati biasanya hanya dapat mengukur satu laluan merentasi bayang asteroid, jadi satu pengukuran mungkin tidak mencukupi untuk menentukan bentuk keseluruhan asteroid. Untuk memperoleh lebih banyak maklumat, ahli astronomi menempatkan beberapa teleskop di lokasi berbeza sepanjang kawasan yang dijangka dilalui bayang. Setiap pemerhati merekodkan masa cahaya bintang hilang dan muncul semula.

Pemerhati yang berada berhampiran bahagian tengah bayang mungkin merekodkan penghijaban lebih lama, manakala pemerhati berhampiran tepi bayang mungkin merekodkan penghijaban lebih singkat. Ada juga pemerhati yang langsung tidak melihat cahaya bintang terlindung. Pemerhatian yang tidak mengesan penghijaban tetap berguna kerana ia membantu menentukan kawasan yang tidak dilalui bayang asteroid.

Apabila semua data digabungkan, penyelidik memperoleh beberapa perentas yang melalui siluet asteroid, lalu membina anggaran bentuk dua dimensi asteroid pada arah pandangan ketika peristiwa berlaku. Semakin baik liputan pemerhatian, semakin banyak kekangan yang boleh dikenakan terhadap saiz dan bentuk yang dianggarkan. Walau bagaimanapun, satu peristiwa penghijaban biasanya tidak mencukupi untuk menentukan keseluruhan bentuk tiga dimensi asteroid.

Adakah bayang asteroid sama besar dengan asteroid?

Dalam penghijaban bintang oleh asteroid, bintang biasanya berada sangat jauh berbanding asteroid. Oleh itu, cahaya bintang yang tiba di kawasan asteroid boleh dianggap hampir selari bagi model geometri asas. Dalam keadaan tersebut, lebar bayang geometri asteroid di Bumi hampir sama dengan lebar siluet asteroid yang menghalang cahaya.

Namun, bayang yang direkodkan bukan semestinya mempunyai sempadan yang sempurna. Kesan pembelauan cahaya, saiz sudut bintang, ketepatan masa dan kepekaan alat boleh mempengaruhi pengukuran, khususnya bagi objek kecil atau peristiwa yang sangat singkat. Selain itu, bentuk siluet bergantung pada arah asteroid dilihat, kerana asteroid yang berbentuk tidak sekata boleh menghasilkan siluet berbeza apabila berputar atau apabila diperhatikan dari arah lain. Oleh sebab itu, ahli astronomi menggabungkan pemerhatian penghijaban dengan data lain, seperti perubahan kecerahan akibat putaran asteroid dan pemerhatian radar, apabila tersedia.

Mengapakah kaedah ini penting?

Penghijaban bintang membolehkan penyelidik mengukur asteroid yang terlalu kecil untuk diperhatikan bentuknya secara langsung menggunakan kebanyakan teleskop. Kaedah ini juga berguna untuk merancang misi angkasa, kerana sebelum kapal angkasa menghampiri asteroid, penyelidik perlu mengetahui anggaran saiz, bentuk dan kedudukannya. Maklumat tersebut membantu pasukan misi merancang pemerhatian serta memahami ciri objek yang akan dikaji.

Dalam keadaan tertentu, penghijaban juga boleh mendedahkan kewujudan objek kecil yang mengiringi asteroid. Pada 27 Mac 2022, pemerhatian penghijaban oleh asteroid Polymele memberikan bukti tentang sebuah objek kecil berhampirannya, dan pasukan misi Lucy menggunakan data daripada beberapa lokasi pemerhatian untuk mengenal pasti objek tersebut sebagai satelit Polymele. Penemuan itu menunjukkan bahawa perubahan cahaya bintang yang berlangsung seketika boleh memberikan maklumat tentang objek yang belum dapat dilihat secara langsung dengan jelas.

Bagaimanakah ahli astronomi membuktikan bahawa perubahan cahaya itu disebabkan oleh asteroid?