17
A NASA Discovery Mission MESSENGER Observa/ons of C/2012 S1 (ISON) Ronald J. Vervack Jr. The Johns Hopkins University/Applied Physics Laboratory and The MESSENGER Team Comet ISON Observer’s Workshop 1 August 2013

messenger - Comet ISON Observing Campaign

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

A NASA Discovery Mission!

MESSENGER  Observa/ons  of  C/2012  S1  (ISON)  

Ronald  J.  Vervack  Jr.  The  Johns  Hopkins  University/Applied  Physics  Laboratory  

and  The  MESSENGER  Team  

Comet  ISON  Observer’s  Workshop  1  August  2013  

Observing  Circumstances  for  C/2012  S1  (ISON)  

Orbit  diagram  from  JPL  Horizons  Small-­‐Body  Browser  

Closest  approach  is  on  UT  November  19,  2013  Mercury-­‐ISON  distance  is  0.242  AU  Sun-­‐ISON  distance  is  0.474  AU  

Observing  Circumstances  for  C/2012  S1  (ISON)  

Orbit  diagram  from  JPL  Horizons  Small-­‐Body  Browser  

Closest  approach  is  on  UT  November  19,  2013  Mercury-­‐ISON  distance  is  0.242  AU  Sun-­‐ISON  distance  is  0.474  AU  

Nicely  complements  View  from  Earth  

MESSENGER  Instruments  

MESSENGER  Instruments  

What  can  we  do  and  when  can  we  do  it?  

10/19 10/25 10/31 11/06 11/12 11/18 11/24 11/30 12/06 12/12 12/18Date (UT 2013)

0.0

0.5

1.0

1.5

Dis

tanc

e(A

U)

MESSENGER-ISONSun-ISONSun-Mercury

ClosestApproach ISON

Perihelion

NotVisible

Nucleus VisibleWith MASCS

NotVisible

What  can  we  do  and  when  can  we  do  it?  

11/12 11/15 11/18 11/21 11/24 11/27Date (UT 2013)

0.0

0.2

0.4

0.6

Distance(AU)

NotVisible

NotVisible

MESSENGER-ISON

Mercury  Dual  Imaging  System  (MDIS)  •  Wide-­‐angle  camera  (10.5°  ×  10.5°  FOV)  

–  ~6500  km/pixel  at  closest  approach  to  ISON  –  Overall  emission  using  clear  filter  at  700  nm  

(600  nm  bandwidth)  –  Possible  C2  band  emission  using  filter  at  

559.2  nm  (4.6  nm  bandwidth)      

•  Narrow-­‐angle  camera  (1.5°  ×  1.5°  FOV)  –  ~900  km/pixel  at  closest  approach  to  ISON  –  One  “filter”  (750  nm  center,  100  nm  bandwidth)  

•  Pivot  allows  imaging  over  large  period  of  eme  –  Observaeon  figures  only  show  emes  for  imaging  of  the  nucleus  –  Tail  may  be  observed  for  longer  periods  of  eme  

Observa/ons  of  C/2012  S1  (ISON)  

Mercury  Atmospheric  and  Surface  Composieon  Spectrometer  (MASCS)    •  Small  Cassegrain  telescope  with  an  aperture  

that  simultaneously  feeds  two  channels    •  Ultraviolet  and  Visible  Spectrometer  (UVVS)  

–  Scanning  monochromator  –  Point  spectrometer  with  two  slit  sizes  

 (0.04°  ×  1°  or  0.04°  ×  0.05°)  –  Three  PMTs  (two  operaeng  at  same  eme)  

 FUV  (115-­‐190  nm  at  0.3  nm  spectral  resolueon)   MUV  (160-­‐320  nm  at  0.7  nm  spectral  resolueon)   VIS  (250-­‐600  nm  at  0.6  nm  spectral  resolueon)  

–  Some  spaeal  informaeon  can  be  obtained  via  pushbroom  scanning  of  FOV  

Observa/ons  of  C/2012  S1  (ISON)  

Mercury  Atmospheric  and  Surface  Composieon  Spectrometer  (MASCS)    

 •  Visible  and  Infrared  Spectrograph  (VIRS)  

–  Array  spectrograph,  0.023°  circular  FOV  –  VIS  channel  

   300-­‐1050  nm  at  4.7  nm  spectral  resolueon  –  NIR  channel  

   850-­‐1450  nm  at  4.7  nm  spectral  resolueon     Temperatures  at  Mercury  limit  the  useful    wavelength  range  to  maybe  1200  nm  

   Comet  observaeons  are  near  apoapse  of  MESSENGER  orbit  so  they  may  be    less  affected  than  the  surface  observaeons  of  Mercury  

Observa/ons  of  C/2012  S1  (ISON)  

X-­‐Ray  Spectrometer  (XRS)  •  Energy  range  of  1-­‐10  keV  

–  Measures  low-­‐energy  lines  from  Mg,  Al,  Si,  S,  Ca,  Ti,  Fe  

•  Relaevely  large  FOV  (12°  full-­‐angle  hexagonal)  

•  Separate  solar  unit  measures  flux  from  Sun  for  calibraeon  

•  Regular  calibraeons  against  Cas  A  

•  X-­‐ray  emission  from  ISON  should  be  at  levels  that  are  detectable  based  on  previous  Chandra  observaeons    

Energeec  Parecle  and  Plasma  Spectrometer  (EPPS)  •  If  ion  tail  is  swept  in  the  appropriate  direceon,  EPPS  can  

measure  both  ions  (50  eV  to  20  keV,  up  to  40  M/Q)  and  electrons  (25  keV  to  1  MeV).    

Observa/ons  of  C/2012  S1  (ISON)  

Current  Plans  •  Will  start  observing  ISON  with  the  imagers  a  few  weeks  before  the  

closest  approach  to  Mercury  –  Start  cadence  at  one  set  of  WAC  and  NAC  images  per  day  and  transieon  to  one  set  

per  orbit  as  it  gets  closer  (reverse  of  that  as  comet  moves  away)  –  During  closest  approach  image  more  frequently  to  capture  any  rotaeonal  aspects  

we  can  and  obtain  images  in  all  WAC  filters    

•  Both  MASCS  and  XRS  spectra  will  be  obtained  during  the  period  near  closest  approach  during  a  number  of  point-­‐and-­‐stare  observaeons  –  Approximately  18  hours  of  integraeon  eme  with  each  instrument  will  be  possible  

over  four  orbits    

•  EPPS  is  always  on  24/7  and  may  be  able  to  sample  any  ion  tail  that  sweeps  across  Mercury    

Observa/ons  of  C/2012  S1  (ISON)  

Complicaeng  Issues  •  Closest  approach  occurs  during  what  we  call  a  “hot  season”  

–  MESSENGER’s  orbit  is  oriented  noon-­‐midnight  during  these  periods  so  it  passes  close  to  the  subsolar  point  on  each  orbit  

–  For  the  health  of  the  spacecral,  poreons  of  each  orbit  must  be  spent  in  a  thermally  safe  amtude  –  precludes  gemng  data  over  the  enere  orbit  

–  Leads  to  slightly  higher  backgrounds  in  the  instruments    

•  This  also  happens  to  be  during  a  low-­‐downlink-­‐rate  period  for  MESSENGER  –  We  can’t  fill  up  the  SSR  on  the  spacecral  so  care  must  be  taken  –  We  also  have  to  keep  taking  Mercury  data  which  makes  that  SSR  fill  up  even  faster  –  Negoeaeng  with  the  DSN  to  lay  in  extra  70-­‐meter  tracks  about  a  week  before,  

during,  and  a  week  aler  the  closest  approach  to  miegate  this  issue  

 •  Comet  needs  to  hold  up  its  end  of  the  bargain,  but  we’re  good  to  go  if  it  does  

Observa/ons  of  C/2012  S1  (ISON)  

But  wait  –  there’s  a  bonus!  

Observing  Circumstances  for  2P/Encke  

Orbit  diagram  from  JPL  Horizons  Small-­‐Body  Browser  

Closest  approach  is  on  UT  November  18,  2013  Mercury-­‐Encke  distance  is  0.025  AU  Sun-­‐Encke  distance  is  0.349  AU  

Observing  Circumstances  

Orbit  diagram  from  JPL  Horizons  Small-­‐Body  Browser  

Closest  approach  is  on  UT  November  18,  2013  Mercury-­‐Encke  distance  is  0.025  AU  Sun-­‐Encke  distance  is  0.349  AU  

Observa/ons  of  2P/Encke  

10/19 10/25 10/31 11/06 11/12 11/18 11/24 11/30 12/06 12/12 12/18Date (UT 2013)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

Dis

tanc

e(A

U)

Nucleus VisibleWith MASCS

ClosestApproach

NotVisible