Kaksi kuumimmista ja kiinnostavimmista aiheista avaruudessa ja tähtitiedessä ovat nykyään 1.) eksoplaneetat - planeetat, jotka kiertävät muita tähtiä - ja 2.) tumma aine - tuntemattomat asiat, jotka näennäisesti muodostavat merkittävän osan maailmankaikkeudesta. Parhaillaan on kehitteillä avaruusalusta, joka voi auttaa vastaamaan kysymyksiimme siitä, onko siellä todella muita maapallon kaltaisia planeettoja, sekä tarjota vihjeitä tumman aineen luonteelle. Avaruusaluksen nimi on SIM - Space Interferometry Mission. "Etsimme muita maapalloja muiden tähtien ympäriltä", sanoi operaation systematutkija Stephen Edberg. "Ja tekemällä galaksien tarkkoja massamittauksia meidän pitäisi pystyä mittaamaan myös tumma aine."
Kuuntele 20. tammikuuta 2009 järjestettävää 365 päivän tähtitieteen podcastia ja haastatteluani Steve Edbergin kanssa ja / tai lue lisää alla olevasta SIM Lite -operaatiosta!
Tämän tehtävän konsepti on ollut olemassa jo jonkin aikaa, ja käsite on muuttunut ajan myötä, kun kaukoputki on käynyt läpi erilaisia inkarnaatioita. Tällä hetkellä operaatiota kutsutaan SIM Liteksi, koska itse avaruusalus on pienentynyt, mutta interferometrin peilit ovat kasvaneet suuremmiksi.
Vaikka interferometria radioaallonpituuksilla on tehty yli 50 vuotta, optinen interferometria on kypsynyt vasta äskettäin. Optinen interferometria yhdistää useiden kaukoputkien valon yhdeksi, paljon suuremmaksi teleskooppiksi. SIM Lite: ssä on kaksi näkyvän aallonpituuden tähtien interferometrianturia - samoin kuin muita edistyneitä ilmaisimia, jotka toimivat yhdessä luomalla erittäin herkkä kaukoputki, joka kiertää maan ilmakehän ulkopuolella.
"Nämä ovat instrumentit, jotka voivat mitata paikkoja taivaalla melko uskottamattomalla tarkkuudella", sanoi Edberg. ”Kuvitelkaa, että Buzz Aldrin seisoo kuulla. Teeskentele, että hän pitää nikkeliä peukalon ja etusormen välissä. SIM voi mitata sen nikkelin paksuuden, jonka joku näkee maan pinnalla seisovan. Se on yksi mikrokaari-sekunti, hyvin pieni osa taivaasta. ” Katso tätä kuvaava video - (Quicktime tarvitaan)
Kun on kyky tehdä vastaavia mittauksia SIM-kortilla, on mahdollista päätellä planeettojen läsnäolo noin 30 valovuoden päässä Maasta, ja nämä planeetat voivat olla yhtä pieniä ja pienimassoisia kuin Maa. Tähän mennessä SIM-ryhmä ennakoi tutkivan 65–100 tähteä viiden vuoden matkan aikana etsiessään maapalloanalogeja, planeettoja, jotka ovat suunnilleen sama massa kuin Maa kiertää tähtiään asuttavalla vyöhykkeellä, missä voi olla nestemäistä vettä.
Joten esimerkiksi SIM Lite pystyisi havaitsemaan asuttavan planeetan tähdellä 40 Eridani A, 16 valovuoden päässä, joka tunnetaan Star Trek -sarjan fanien keskuudessa herra Spockin kotiplaneetalla, Vulcanilla. . Katso elokuva, joka kuvaa tätä mahdollista havaitsemista - (tarvitaan QuickTime).
SIM ei havaitse planeettaa suoraan, mutta havaitsemalla sen aiheuttaman liikkeen päätähdessä. "Se on vaikea tehtävä, siitä ei ole kysymys", sanoi Edberg, "mutta se tulee monimutkaiseksi sen perusteella, mitä näemme omalla aurinkokuntamme ja mitä olemme nähneet muissa planeettajärjestelmissä. Tiedämme, että siellä on muitakin järjestelmiä, joilla on enemmän kuin yksi planeetta. Useat planeetat voivat sekoittaa mittaukset. ”
Mutta SIM: n pitäisi pystyä havaitsemaan erikokoiset planeetat, jotka kiertävät muita tähtiä. SIM Lite suoritti äskettäin kahden erillisen ryhmän suorittaman kaksoissokkotutkimuksen, joka vahvisti, että SIM: n tekniikka mahdollistaa maapallon planeettojen havaitsemisen moniplaneettisissa järjestelmissä, koska sillä on kyky mitata erikokoisten planeettojen massa jopa niin pienelle kuin earth-massa.
"Muutamalla poikkeuksella kaikki planeetat, joista tiedämme, havaittiin radiaalinopeudella, jota kutsutaan radiaalinopeudeksi", sanoi Edberg, "jossa katsomme tähtien määräajoin tapahtuvaa liikettä kohti meitä kohti ja siirtymässä meistä säännöllisesti. Mutta kun teet sellaisia mittauksia, kun sinulla ei ole muuta tietoa, et tiedä planeettojen kiertoradan suuntaa tähtiin nähden, tai joko tähden tai planeetan massaa. "
Kuumimpien tähtien kanssa radiaalista nopeutta ei voida käyttää planeettojen etsimiseen. Mutta SIM Lite pystyy tarkastelemaan tähtiä selkeästi kaaviossa tyylikkäimmistä kuumimpiin tähtiin.
"Toistaiseksi emme ole löytäneet muita maapallon planeettoja", sanoi Edberg. (Katso 19.1.2009 julkaistua artikkeliamme planeetasta, joka voi olla 1,4-kertainen maapallon massaan.) "Joten suuri tavoite on löytää maan analogit tähtien läheltä kuten aurinko."
"Se on iso kysymysmerkki muilla planeetoilla, joista nyt tiedämme - uskon, että tiedämme vain noin 10% ekstrasolaaristen planeettojen massoista", sanoi Edberg.
Toinen planeetanhakuohjelma, nimeltään ”laaja tutkimus”, koettaa noin 2 000 tähteä galaksissamme määrittämään Neptunuksen koon ja sitä suurempia esiintyvyysplaneettoja.
SIM-kortilla voidaan mitata myös tähtiä ja tähtiä koskevia etäisyyksiä, ja se pystyy tekemään niin useita satoja kertoja aiemmin mahdollista. SIM Lite mittaa myös lähellä olevien galaksien liikettä, useimmissa tapauksissa, ensimmäistä kertaa. Nämä mittaukset auttavat tarjoamaan ensimmäiset yksittäisten galaksien kokonaismassamittaukset. Kaikki tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden arvioida tumman aineen jakautumista omassa galaksissamme ja maailmankaikkeudessa.
"Tumma aine tunnetaan painovoimavaikutuksistaan", sanoi Edberg. ”Se ei näytä olevan vuorovaikutuksessa normaalin asian kanssa, kuten tiedämme sen. Saadaksesi enemmän vihjeitä siitä, haluamme tietää missä se on. ”
SIM mittaa kahdella eri asteikolla. Yksi niistä on Linnunradan galaksissa, mittaamalla tähtiä ja pallomaisia klustereita ja mittaamalla tähtiä, jotka on revitty pienemmistä Linnunradan kiertävistä galakseista.
"Voimme tehdä galaksiamme massamallin ja selvittää, missä massa on, mukaan lukien sen, jonka täytyy olla paljon tummaa ainetta", sanoi Edberg. ”Kun teemme mittoja siitä, kuinka galaksimme pyörii, huomaat, että se pyörii kuin kiinteä. Sen sijaan, että olisit Keplerianus, jossa ajattelet elohopeaa menevän auringon ympäri Pluutoa, galaksin sisällä niin lähellä kuin pystymme mittaamaan, auringon etäisyyden ulkopuolelle, Linnunrata pyörii kuin kiinteä elin. Se ei ole kiinteä runko, mutta se tarkoittaa, että sen tiheyden on oltava vakio koko ajan ja se tarkoittaa, että aineella on paljon enemmän kuin voimme nähdä. "
"Toinen asia, jonka haluaisimme tietää, on tumman aineen pitoisuus galaksiklusterissa", Edberg jatkoi. ”Linnunrata on osa paikallista galaksiryhmää, ja SIM pystyy mittaamaan tähtiä yksittäisissä galakseissa, mikä puolestaan voidaan mallintaa kertomaan meille, missä pimeä aine on paikallisen ryhmän sisällä. Tämä on kärjessä. Tämä on yksi suurimmista mysteereistä astrofysiikassa ja kosmologiassa. ”
Ylimääräiset aurinkoplaneetit ja tumma energia saattavat tuntua kaksi täysin erilaista asiaa yhdelle etsittävälle avaruusalukselle, mutta Edberg sanoi, että tämä on esimerkki siitä, kuinka kaikki on sidottu toisiinsa.
"Saadaksesi planeetan massat meidän on tiedettävä vanhemmatähtien massat", hän sanoi. ”SIM tekee tähtiä, etenkin binaaritähteitä, mittaukset ja määrittää tähdet massat monenlaisille tähtilajeille ja pystyy arvioimaan heijastusliikkeen aiheuttavien planeettojen koon. Mittausten tekemiseksi ja koska tähdet, joissa on planeettoja, ovat hajallaan taivaan ympäri, meillä on oltava tähdet, jotka ovat kiinteitä pisteitä, jotta voimme antaa meille niin sanotun leveyden ja pituuden. Jos tiedät tarkalleen missä St. Louis ja Los Angeles sijaitsevat, on paljon helpompaa triangulata missä heidän välisensä asiat ovat. Meidän on tehtävä tämä kaikkialla taivaalla ja sitoudumme siihen tähtiin, ja SIM voi tehdä niin. Nämä ovat perustavanlaatuisia kysymyksiä, joihin emme tiedä vastauksia, mutta SIM auttaa meitä löytämään vastauksia. "
Joten, SIM Lite hakee naapurustostamme maailmankaikkeuden reunaan.
Mikä on tämän tulevaisuuden avaruusaluksen tila?
"Olemme tällä hetkellä odotustilassa", sanoi Edberg. ”Suoritimme äskettäin kaksoissokkotestin osoittaaksemme, että SIM voi löytää maan kaltaisia planeettoja järjestelmistä, joissa on useita planeettoja. SIM tarkistaa myös vuosikymmeniä, jotta astronomisen tiedeyhteisön on tehtävä SIM: n kaltainen tehtävä vahvistaakseen perustaa valtavasti. "
Oikeiden välineiden rakentamista valmistellaan parhaillaan, mutta budjettisyistä NASA ei ole asettanut aloituspäivää. "Uskomme, että voisimme olla valmiita käynnistämään vuoteen 2015 mennessä, kun saamme NASA: n", sanoi Edberg, "ja eteneminen riippuu dekadaalisesta katsauksesta, ja raporttien olisi oltava valmiina noin vuodessa."
SIM Lite tarjoaisi aivan uuden tähtitieteen mittausominaisuuden. Sen havainnot pysyisivät lujasti itsenäisinä, samalla kun ne täydentävät nykyisten, samoin kuin muiden suunniteltujen tulevaisuuden avaruushavaintojen mahdollisuuksia.
Lisätietoja SIM: stä on operaation verkkosivustolla.
