Kaks kosmose ja astronoomia kuumimat ja köitvamat teemat on tänapäeval 1.) eksoplaneedid - teiste tähtedega tiirlevad planeedid ja 2.) tumeaine - see tundmatu värk, mis näiliselt moodustab arvestatava osa meie universumist. Praegu on väljatöötamisel kosmoselaev, mis võiks aidata vastata meie küsimustele, kas seal on tõesti muid Maa-sarnaseid planeete, samuti pakkuda vihjeid tumeaine olemusele. Kosmoselaeva nimi on SIM - Space Interferometry Mission. "Otsime teisi Maad teiste tähtede ümber," ütles missiooni süsteemiteadlane Stephen Edberg, "ja täpsete galaktikate massimõõtmiste abil peaksime olema võimelised mõõtma ka tumedat ainet."
Kuulake 20. jaanuari 2009 “365 astronoomiapäeva” Podcasti ja minu intervjuud Steve Edbergiga ja / või lugege allpool SIM Lite'i missiooni kohta lähemalt!
Selle missiooni kontseptsioon on olnud juba mõnda aega ja kontseptsioon on aja jooksul muutunud, teleskoobiga läbides erinevaid kehastusi. Praegu kutsutakse missiooni nimeks SIM Lite, kuna kosmoselaev ise on väiksemaks saanud, kuid interferomeetri peeglid on saanud suuremaks.
Kui interferomeetriat raadiolainepikkustel on tehtud üle 50 aasta, on optiline interferomeetria küpsenud alles hiljuti. Optiline interferomeetria ühendab mitme teleskoobi valguse, moodustades ühe, palju suurema teleskoobi. SIM Lite'il on kaks nähtava lainepikkusega täheinterferomeetri andurit - nagu ka muud täiustatud detektorid, mis töötavad koos, et luua ülitundlik teleskoop, mis tiirleb väljaspool Maa atmosfääri.
"Need on mõõteriistad, mis saavad taeva asukohti peaaegu uskumatu täpsusega mõõta," ütles Edberg. “Kujutage ette Buzz Aldrinit, kes seisab Kuul. Teeskle, et ta hoiab niklit pöidla ja nimetissõrme vahel. SIM-i abil saab mõõta selle nikli paksust, nagu keegi Maa pinnast seismas näeb. See on üks mikrokaaresekund, see on väga väike osa taevast. ” Vaadake seda kujutavat videot - (vaja on Quicktime'i)
Kui SIM-kaardiga on võimalik selliseid mõõtmisi teha, on võimalik planeetide olemasolu Maast umbes 30 valgusaasta kaugusel järeldada ning need planeedid võivad olla sama väikesed ja väikese massiga kui Maa. Praeguse seisuga loodab SIM-meeskond uurida 65–100 tähte viieaastase missiooni jooksul, otsides Maa analooge. Planeedid on umbes sama massiga kui Maa, mis tiirleb nende tähtedega asustatavas tsoonis, kus võiks olla vedelat vett.
Nii saaks näiteks SIM Lite tuvastada 16 valgusaasta kaugusel asuva tähe 40 Eridani A ümber asustatava planeedi, mis on telesarja “Star Trekk” fännidele teada kui hr Spocki koduplaneedi Vulcan asukoht . Vaadake filmi, mis kirjeldab seda võimalikku tuvastamist - (vaja on QuickTime'i).
SIM ei tuvasta planeeti otse, kuid tuvastades selle liikumise vanemtähes. "See on keeruline ülesanne, selles pole küsimust," ütles Edberg, "kuid see muutub keeruliseks, lähtudes sellest, mida näeme oma päikesesüsteemiga ja mida oleme näinud teistes planeedisüsteemides. Me teame, et seal on ka teisi süsteeme, millel on rohkem kui üks planeet. Mitu planeeti võivad mõõtmised segamini ajada. ”
Kuid SIM peaks suutma tuvastada erineva suurusega planeete, mis tiirlevad teiste tähtede ümber. SIM Lite läbis hiljuti topeltpimeda uuringu, mille viisid läbi neli eraldi meeskonda, kes kinnitasid, et SIM-tehnoloogia võimaldab maakera planeete tuvastada mitme planeedi süsteemides, võimaldades mõõta erineva suurusega planeetide massi nii madalale kui Maa mass.
"Mõnede eranditega detekteeriti kõik planeedid, millest me teada oleme, kasutades kiiruse kiiruse määramise meetodit," ütles Edberg, "kus vaatleme tähe perioodilist liikumist meie poole ja meie juurest regulaarselt eemaldumist. Kuid kui te selliseid mõõtmisi teete, kui teil pole muud teavet, ei tea te planeetide orbiidi orientatsiooni tähe suhtes ega tähe ega planeedi massi. "
Kuumimate tähtede korral ei saa radiaalset kiirust planeetide otsimiseks kasutada. Kuid SIM Lite saab vaadata tähti kogu diagrammi vältel jahedamatest kuni kuumemateni.
"Siiani pole me leidnud ühtegi teist Maa suurust planeeti," ütles Edberg. (Vt meie artiklit 19.1.2009, mis käsitleb planeeti, mis võiks olla Maa massist 1,4 korda suurem.) "Seega on suur eesmärk Maa analoogide leidmine tähtede ümber nagu päike."
"See on suur küsimärk teistes planeetides, millest me praegu teame - usun, et me teame ainult umbes 10% ekstrasolaarsete planeetide massist," ütles Edberg.
Teise planeedi otsinguprogramm, mida nimetatakse “laiaks uuringuks”, proovib meie galaktikas umbes 2000 tähte, et teha kindlaks Neptuuni suurusega ja suuremad levimusplaneet.
SIM-i abil mõõdetakse ka tähtede suurusi ja tähtede vahemaad ning see on võimeline seda tegema mitusada korda täpsemini kui seni võimalik. SIM Lite mõõdab enamikul juhtudel ka läheduses asuvate galaktikate liikumist. Need mõõtmised aitavad saada esimesi üksikute galaktikate kogumassi mõõtmisi. Kõik see võimaldab teadlastel hinnata tumeda aine jaotust meie enda galaktikas ja universumis.
"Tume aine on tuntud oma gravitatsiooniliste mõjude tõttu," ütles Edberg. „Tundub, et see ei suhtle normaalse asjaga, nagu me seda teame. Selle kohta rohkem vihjeid tahame teada, kus see asub. ”
SIM-i saab mõõta kahel erineval skaalal. Üks asub Linnutee galaktikas, mõõtes tähti ja globaalseid kobaraid ning mõõtes tähti, mis on välja rebitud väiksematest Linnutee orbiidil liikuvatest galaktikatest.
"Saame teha oma galaktika massimudelid ja teada saada, kus see mass asub, sealhulgas ka see, milles peab olema palju tumedat ainet," ütles Edberg. „Kui teeme mõõtmisi selle kohta, kuidas meie galaktika pöörleb, leiate, et see pöörleb nagu tahke. Selle asemel, et olla Keplerianus, kus te arvate, et Merkuur läheb Päikesest kiiremini kui Pluuto, on galaktika sisemusest nii lähedal, kui me suudame mõõta keskpunkti, väljapoole Päikese kaugust, pöörleb Linnutee nagu tahke keha. See ei ole kindel keha, kuid see tähendab, et selle tihedus peab olema kogu aeg ühtlane ja see tähendab, et ainet on palju rohkem, kui me näeme. "
"Veel üks asi, mida tahaksime teada, on tumeda aine kontsentratsioon galaktikate kobaras," jätkas Edberg. "Linnutee on osa galaktikate lokaalsest grupist ja SIM-il on võime mõõta tähti üksikute galaktikate piires, mida saab omakorda modelleerida nii, et nad ütleksid meile, kus paikneb tumeda aine kohalik grupp. See on tipptasemel. See on praegu astrofüüsikas ja kosmoloogias üks suuri saladusi. ”
Täiendavad päikeseplaneedid ja tume energia võivad ühe kosmoselaeva otsimisel tunduda kahe täiesti erineva asjana, kuid Edbergi sõnul on see näide sellest, kuidas kõik on omavahel seotud.
"Planeedimasside saamiseks peame teadma vanemtähtede masse," sõnas ta. “SIM teeb tähtede, eriti kahendtähtede mõõtmise ja määrab tähtede massi mitmesuguste tähetüüpide jaoks ning suudab hinnata refleksi liikumist põhjustavate planeetide suurusi. Mõõtmiste tegemiseks ja kuna planeetidega tähed hajuvad taeva ümber, peab meil olema tähtede ruudustik, mis on fikseeritud punktid, et anda meile nii-öelda laius ja pikkus. Kui teate täpselt, kus asuvad St. Louis ja Los Angeles, siis on palju lihtsam trianguleerida, kus nendevahelised asjad asuvad. Me peame seda tegema kõikjal taevas ja selleks, et siduda see tähtedega ja SIM saab seda teha. Need on põhiküsimused, millele me ei tea vastuseid, kuid SIM aitab meil vastuseid leida. ”
Niisiis otsib SIM Lite meie naabruskonnast universumi servani.
Milline on selle tulevase kosmoselaeva staatus?
"Oleme praegu ootel," ütles Edberg. „Läbisime hiljuti topeltpimeda testi, et näidata, et SIM võib leida Maa-taolisi planeete süsteemides, millel on mitu planeeti. Samuti on SIM-i dekadaalne ülevaade, et astronoomiateaduskonna kogukonnal peaks olema selline ülesanne nagu SIM, et tohutult tugevdada aluseid. ”
Tegelike instrumentide ehitamise ettevalmistamiseks tehakse tehnilist tööd, kuid eelarvelistel põhjustel ei ole NASA esitluskuupäeva määranud. "Me arvame, et võiksime olla valmis käivitamiseks aastaks 2015, kui saame NASA-st ülevaate," ütles Edberg, "ja edasine käik sõltub dekadaalsest ülevaatest ning aruanded peaksid valmima umbes aasta pärast."
SIM Lite annaks astronoomias täiesti uue mõõtmisvõimaluse. Selle leiud seisaksid tõenäoliselt kindlalt omaette, komplimenteerides samas meie praeguste, aga ka teiste tulevikus kavandatavate kosmosevaatluskeskuste võimalusi.
Lisateavet SIM-i kohta saate missiooni veebisaidilt.
