Spørg Scientariet: Hvorfor er billederne af Pluto ofte så pixelerede?

En læser undrer sig over, hvorfor billeder af Pluto tidligere har været enormt pixelerede i forhold til, hvad New Horizons nu præsterer. John Leif Jørgensen fra DTU Space svarer.

Vores læser Nikolaj Hansen har spurgt:

New Horizons sørgede for flotte nye billeder af dværgplaneten.

Efter New Horizons' billeder af Pluto kom jeg til at tænke på, at man inden denne mission nærmest kun har set billeder af Pluto som en pixeleret plet.

Er det fysisk (optisk) umuligt at tage bedre billeder pga. afstanden? Eller er det størrelsen af teleskoperne, som skulle være urealistisk stor?

Læs også: Se billederne af spektakulær solnedgang på Pluto

John Leif Jørgensen, professor på Institut for Rumforskning og Rumteknologi på DTU Space, svarer:

New Horizons har leveret flotte billeder af dværgplaneten.

Det er teleskoperne på Jorden, eller i bane om Jorden (Hubble), der sætter begrænsningen.

Pluto befinder sig ca. 6 mia. km væk, +/- en jordbane-radius på 150 mio. km, alt afhængig af om vi befinder os på samme eller modsatte side af Solen. Pluto har en radius på knap 1.200 km, altså ca. halvt så stor som Månen.

Hubble kan således kun opløse Pluto med ganske få pixels, da den er så langt væk. Og selvom man benytter teknikker som dithering og billedstakning til at opnå sub-pixel-nøjagtighed, er dværgplaneten stadig kun dårligt opløst. De større teleskoper på Jorden, Keck (10 m) eller 4x ESOs (8,4 m) kan heller ikke gøre det meget bedre.

Med New Horizons, der kom tæt på Pluto (~13.000 km, dvs. tættere end f.eks. vores vejrsatellitter i geostationær bane om Jorden) fik man mulighed for de flotte højopløsningsbilleder, som missionen gav os.

Et teleskops opløsningsevne sættes af tre forhold:

Læs også: Se de utrolige billeder af bjergrig dværgplanet 4,8 milliarder km væk

1) Fokallængden, der for et teleskop er stor, oftest mellem 10 og 30 meter, som opnås ved at folde lysgangen mellem spejle flere gange. Hubbles bedste geometriske opløsning er ca. 0,05 buesekund. Dette svarer til en opløsning på 1.500 km ude ved Pluto. Dvs. Pluto vil fylde ca. 1 gange 1 pixel.

2) Diffraktionen. Da lys er bølger, vil teleskopets indgangsapertur påvirke lyset fra objektet ved at øge spredningen af lyset - et fænomen, der kaldes diffraktion. Diffraktionen fra et rundt teleskop med åbningsdiameter D, der observerer lys med bølgelængden Lambda, vil have en mindste pletstørrelse d = 1,22 Lambda/D.Eks.

Læs også: Pluto har gletsjere af frossen nitrogen

Et teleskop (Hubble) med diameter 2,4 m, der observerer lys med bølgelængden 550 nm (grønt lys), vil have en mindste pletstørrelse på d = 1,22* 500*10^-9m/2,4m = 0.2 µm - altså få procent af en pixel.

3) Atmosfære og bevæge-instabilitet. Både teleskopets egenbevægelser/rystelser samt bevægelser i en eventuel atmosfære mellem teleskop og Pluto. Denne stabilitet er typisk ikke bedre end 0,01 buesekund. Altså en bevægeuskarphed på en brøkdel af en pixel.

For Hubble er det således fokallængden, der sætter begrænsningen. For jordbaserede teleskoper varierer det, hvilken effekt der dominerer. Fokallængden kan gøres større, og atmosfære og småbevægelser kan kompenseres vha. adaptiv optik. Men stadig opnås der kun nogle få pixels. Problemet er naturligvis den enorme afstand til småplaneten.

Spørg Scientariet

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til Scientariet.

Kommentarer (6)

Hvis man regner størrelse/afstand ned, så Pluto var så stor som en golfbold. ville den befinde sig 100 km væk. Så er det svært at tage et ikke-pixeleret billed af den.

  • 6
  • 0