Toimetajate märkus - teadusajakirjanik ja autor Bruce Dorminey rääkis kahele NASA teadlasele võimalusest paigaldada kosmoselaevale teleskoop väliste planeetide missiooni jaoks.
Valgusreostus meie sisemises Päikesesüsteemis - nii lähedalasuvast Päikesekiirgust kui ka asteroidivööst maapinnast tolmunud udusest sodiaagisest helgust - on pikka aega tüüdanud kosmoloogid, kes otsivad varase Universumi selgemat haaret.
Kuid NASA, JPL ja Caltechi meeskond on uurinud võimalust siduda optiline teleskoop vaatlusalusele kosmoselaevale, mis on suunatud välisele Päikesesüsteemile.
Meie sisemise päikesesüsteemi saastunud lillast udususest põgenemine
Idee on kasutada optilist teleskoopi kruiisiperioodil, et saada paremini hakkama galaktikavälise taustvalgusega; see tähendab kõigi universumi allikate kombineeritud optilist taustvalgust. Nad näevad teleskoobi kasulikkust löömiseks umbes 5 astronoomilises ühikus (AU), umbes Jupiteri orbiidi kaugusel. Seejärel soovib meeskond seostada oma andmeid maapealsete vaatlustega.
Üks eesmärk on heita valgust universumi varajases faasis reioniseerimisele. Reioniseerimine tähendab aega, mil universumi esimeste tähtede ultraviolettkiirgus (UV) kiirgas ioniseeris galaktilist keskkonda (IGM), eemaldades IGM gaasilistest aatomitest või molekulidest elektronid. Arvatakse, et see reioniseerimise periood leidis aset hiljemalt 450 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.
Tähtkuju tolmu-, ekstragalaktilise tausta- ja reioniseerimisseade ZEBRA on NASA JPL-i kontseptsioon, mis nõuab 40 miljoni dollari suurust teleskoopi, mis koosneks kolmest optilisest / lähi-infrapunainstrumendist; koosneb 3 cm laiusest väljade kaardistajast ja 15 cm kõrgresolutsiooniga pildistajast. NASA peab siiski oma missiooniks valima ZEBRA ettepaneku.
Kuid lisateabe saamiseks vestlesime ZEBRA Concepti juht- ja instrumentkosmoloogi Jamie Bocki ning NASA JPL ja Caltechi astronoomi Charles Beichmaniga.
Dorminey: Mis on sodiaagivalgus?
Beichman: See on ere hajuvalgusallikas meie enda päikesesüsteemis tolmuteradest, mis eralduvad, kuna neid on kuumutatud päike ja nad kiirgavad ise
või peegeldavad päikesevalgust. Kui te lähete välja väga selgel tumedal kuuvalgel valgusel, näete sellest tolmust selle valguse riba. See järgib ekliptika tasapinda. See tolm pärineb enamasti asteroidivöö materjalist, mis pärast mõnda suurt kokkupõrget maapinnale osadeks satub.
Dorminey: Mida tähendaks sellest sodiaagitolmust möödumine vaatluste jaoks?
Beichman: Kujutage ette, et istute Los Angelese basseinis ja teil on kogu see sudu ja udusus ja soovite mõõta, kui selge õhk on Palm Springsis väljas. Peate lahutama kõik siin-seal esinevad udud ja seda pole lihtsalt võimalik täpsusega teha. Suitsust väljumiseks peate valgalast välja sõitma.
Dorminey: Kuidas see aitaks selle ekstragalaktilise tausta uurimisel?
Bock: Extragalaktiline taustvalgus (EBL) mõõdab väljastpoolt meie galaktikat tuleva valguse kogu energiatihedust. See tuli annab tähtede, galaktikate ja muude allikate toodetud energia summa kosmilise aja ajaloo jooksul. Kogu tausta abil saab kontrollida, kas me mõistame õigesti galaktikate tekkelugu. Eeldame, et esimeste tähtede taustvalguse komponendil on selgelt eristuv spekter, mille tipud on lähi-infrapunas; see võib meile öelda, kui ere ja kui pikk oli epohh esimeste tähtede moodustumisel. Kahjuks on sodiaagivalgus sellest taustast palju heledam. Kuid Jupiteri orbiidile minnes on sodiaagi valgus 30 korda hõredam kui Maal ja Saturni orbiidil on see 100 korda hõredam.
Dorminey: kas peaksite NASA missioonil autosõitu tegema või võib see olla partnerlus mõne teise kosmoseagentuuriga, näiteks ESAga?
Bock: Oleme koos NASA planeedimissiooniga uurinud odavaimat lisakulude lähenemisviisi. Kuid me võiksime olla partneriks mõne teise kosmoseagentuuriga. Euroopa Jupiter Icy Moons Explorer (endine JGO) võistleb nüüd järgmise L-klassi missiooni käivitamiseks 2020. aastate alguses ja see on atraktiivne võimalus kaasa aidatud kruiisiperioodi teaduseinstrumendiks. Iga lähenemisviis hõlmab erinevat kulude ja partnerluskeskkonda.
Dorminey: Kas EBL-i teleskoobi peamine jõud on sodiaagitolmust kaugemale jõuda või pakub 5 AU ka vaatluslikku eelist suurusjärgus nõrga saavutamise osas?
Bock: [Tumedama päikesesüsteemi] fooni tõttu on sellel vaatluslik eelis. Sellise väikese teleskoobiga ei ürita me seda eelist ära kasutada, vaid tulevased vaatluskeskused võiksid seda teha. Mõõdame sodiaagi heledust Jupiterini ja kaugemale ning see võib tulevikus motiveerida välise Päikesesüsteemi teleskoopidega astronoomilisi vaatlusi.
Dorminey: Milliste andmete allalingi väljakutsetega te kokku puutuksite?
Bock: Andmevajadused on võib-olla väiksemad, kui võiks arvata, sest meie pildid saadakse mõõduka ruumilise eraldusvõime korral pikkade [vaatluslike] integratsioonidega. Planeedi ettepaneku jaoks, mida me üksikasjalikult uurisime, oli kogu andmemaht 230 gigabaiti, umbes 65 protsenti nendest andmetest saadeti tagasi Jupiterist ja välja Saturni. Teleskoobi osutused töötavad autonoomselt.
Dorminey: Mis saab Jupiteri kiirgusest, mis häirib teleskoobi optikat ja CCD-kaameraid?
Beichman: Mida te teeksite, on lõpetada EBL-i vaatluste tegemine Jupiteri lähedal. Kiirgusprobleemid on märkimisväärsed, seega teeksite vaatlusi ainult enne ja pärast Jupiteri möödumist.
Dorminey: Mida teeksid teie instrumendid, kui NASA kavandatud James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) seda ei teeks?
Bock: JWST tuvastab tõenäoliselt kõige eredamad esimesed galaktikad ja sõltuvalt sellest, kuidas galaktikad täpselt moodustusid, jääb paljude nõrkade galaktikate panuse tõttu ilma kogu enam kiirgusest. Ekstragalaktilise tausta mõõtmine annab kõigi galaktikate kogukiirguse ja koguenergia. Lisaks pole meil vaja suurt teleskoopi; 15 cm on piisav.
Dorminey: Mis saab teleskoobiga planeediteadusest?
Bock: Meie instrument on spetsialiseerunud madala heleduse mõõtmisele. Tegime konkreetsed kujundusvalikud, et kaardistada sodiaagi tolmupilv sisemisest päikesesüsteemist välimisse. Kolmemõõtmeline vaade võimaldab meil jälgida tähtedevahelise tolmu päritolu komeetide ja asteroidide kokkupõrgeteni. Me teame, et Neptuuni orbiidist kaugemal on Kuiperi vööga esemeid ja tõenäoliselt on ka nendega seotud tolmu.
Dorminey: Kui kaua see teleskoop töötaks?
Bock: Pärast peamiste vaatluste lõpuleviimist on kindlasti võimalik, et algne meeskond või mõni teine osapool soovitab teleskoobi kasutamist. Üks põnev teadusjuhtum on parallaksi mikroläätsede tähelepanekud; vaatlused, mis kasutavad Maa ja Saturni vahelist parallaksi, et uurida mikroobjektiivi tekitavaid tähti tiirlevate eksoplaneetide mõju. Muud teadusvõimalused hõlmavad Kuiperi vöö kaarte infrapunas; Kuiperi vöö esemete täheväljad; ja muude EBL-i väljade kaardistamine teiste uuringutega võrdlemiseks.
Dorminey: Kuidas raputaksid teleskoobi esimesed tähelepanekud teoreetilist kosmoloogiat?
Beichman: Kui teete mõõtmise, mis on sada korda parem kui varem, saate alati üllatuse.
