地面望遠鏡研究小行星一樣可達精確程度

49太歲

　　歐洲太空總署（ESA）的羅賽達號太空船（Rosetta）最近傳回一系列它飛掠21號小行星魯特西亞（21 Lutetia）時所拍攝的影像。而在羅賽達號飛掠魯特西亞之前，天文學家William Merline、Jack Drummond等人已經利用凱克（Keck）等地面大型望遠鏡捕捉魯特西亞的影像，後來並與羅賽達號傳回的影像相互比對，以研究這顆小行星的大小、形狀與自轉軸方向等，並搜尋可能的衛星。結果發現：地面望遠鏡的觀測結果精確度相當高。

　　魯特西亞直徑僅約100公里，發現於1852年。Lutetia為拉丁文，是法國巴黎的古地名。數十年來，天文學家不斷藉由觀察魯特西亞因自轉而造成的亮度變化來推測它的形狀，但是這種方式還是無法提供這顆小行星的細節和確實的尺度大小等訊息。小行星沒有活躍的地質活動，小行星的形狀多半是彼此撞擊的結果，因此相當不規則。如果能得知其表面細節，就可藉機瞭解它們過去的撞擊歷史，並由此延伸到瞭解月球和地球受小天體撞擊的歷史，讓地球能避開未來的撞擊威脅。

　　目前全球的大型望遠鏡一般都配備有所謂的自適應光學系統（adaptive optics，AO），能調整因大氣擾動所造成的影像扭曲，提高解析度，使星體影像更清晰，或能將之前未曾發現的遙遠天體呈現出來。從1990年代開始發展至今，AO技術已經愈來愈純熟，讓天文學家得以突破地球大氣構成的限制之一。Merline等人發展出一套KOALA（Knitted Occultation Adaptive Optics, and Lightcurve Analysis）技術，分析數十年來用較小望遠鏡觀測的魯特西亞亮度資料，用以改善他們自己用數座8-10米大型望遠鏡觀測的結果。

　　從這些結果，Merline等人認為魯特西亞相當傾斜，因而預測羅賽達號飛掠魯特西亞時，只能觀測到它的北半球，南半球則處在又冷又暗的狀況。當飛掠的照片傳回，證實Merline等人的預測相當正確。Merline等人再從這次研究經驗回頭修正AO資料與光變曲線結合的研究方式，以期相同技術可以套用在其他小行星上，找出它們的大小與形狀。目前Merline等人已經利用相同的技術觀測過200多個小行星，且隨著更大的望遠鏡持續建設完成，數量還會繼續增加。

　　1970年代，魯特西亞一開始被歸類為M型小行星，含有許多金屬元素；可是它又具有頑火石類球粒隕石（enstatite chondrite meterorites）這種石隕石的特徵。這讓許多研究者頗為頭痛，不知如何解釋。Merline等人從這套研究方式，Merline等人可獲得魯特西亞的體積訊息，再由小行星對太空船的重力拖曳計算小行星的質量，由體積和質量便可得知魯特西亞的密度。小行星的組成物質由冰到岩石，甚至是鐵，含有不同的組成成分，就有不同的密度；反過來說，天文學家從密度、亮度和顏色，便可猜測其大致組成。因此，再過數個月，魯特西亞組成之謎就將解開。

　　除了大小和形狀之外，Merline等人還搜尋魯特西亞可能有的衛星，但結果卻沒發現。衛星研究的重點在於：如果有衛星的話，那麼在太空船飛掠的同時，也可研究衛星性質，而且可提前調整太空船軌道，以避免與衛星發生撞擊。