Dvi šių dienų aktualiausios ir patraukliausios kosmoso ir astronomijos temos yra 1) egzoplanetos - planetos, skriejančios aplink kitas žvaigždes, ir 2) tamsiosios medžiagos - nežinomos medžiagos, kurios, atrodo, sudaro nemažą dalį mūsų visatos. Šiuo metu kuriamas erdvėlaivis, kuris galėtų padėti atsakyti į mūsų klausimus apie tai, ar ten iš tikrųjų yra kitų į Žemę panašių planetų, taip pat pateikti įkalčių tamsiosios materijos prigimčiai. Erdvėlaivis vadinamas SIM - kosminės interferometrijos misija. „Mes ieškosime kitų žemių aplink kitas žvaigždes“, - sakė misijos sistemos mokslininkas Stephenas Edbergas. „Ir atlikdami tikslius galaktikų masinius matavimus, mes taip pat turėtume sugebėti išmatuoti tamsiąją medžiagą.“
Klausykite 2009 m. Sausio 20 d. „365 astronomijos dienos“ transliacijos ir mano interviu su Steve'u Edbergu ir (arba) skaitykite daugiau apie „SIM Lite“ misiją žemiau!
Šios misijos idėja buvo sukurta jau kurį laiką, ir laikui bėgant ji pasikeitė, teleskopui išgyvenant skirtingus įsikūnijimus. Šiuo metu misija vadinama „SIM Lite“, nes pats erdvėlaivis tapo mažesnis, tačiau interferometro veidrodžiai padidėjo.
Nors interferometrija radijo bangų ilgiais buvo atliekama daugiau nei 50 metų, optinė interferometrija subrendo tik neseniai. Optinė interferometrija sujungia kelių teleskopų šviesą ir yra viena, daug didesnė. „SIM Lite“ turės du matomo bangos ilgio žvaigždžių interferometro jutiklius - taip pat ir kitus pažangiausius detektorius, kurie veiks kartu sukurdami ypač jautrų teleskopą, kuris skrieja aplink Žemės atmosferą.
„Tai instrumentai, galintys beveik neįtikėtinu tikslumu išmatuoti padėtis danguje“, - sakė Edbergas. „Įsivaizduok„ Buzz Aldrin “, stovintį mėnulyje. Apsimesti, kad jis laiko nikelį tarp nykščio ir smiliuko. SIM gali išmatuoti to nikelio storį, kurį mato kažkas stovintis Žemės paviršiuje. Tai yra viena mikro lanko sekundė, labai maža dangaus dalis “. Peržiūrėkite vaizdo įrašą, kuriame pavaizduota tai - (reikia „Quicktime“)
Turėdami galimybę atlikti panašius matavimus su SIM, bus galima nustatyti, ar planetos yra maždaug per 30 šviesmečių nuo Žemės, ir tos planetos gali būti tokios mažos ir mažos masės kaip Žemė. Kaip dabar, SIM komanda tikisi ištirti 65–100 žvaigždžių per penkerių metų misiją, ieškodama Žemės analogų, planetų, kurių masė yra maždaug tokia pati, kaip ir Žemės, skriejančių jų žvaigždėms gyvenamojoje zonoje, kur galėtų būti skystas vanduo.
Pavyzdžiui, „SIM Lite“ galėtų aptikti gyvenamąją planetą aplink žvaigždę 40 Eridani A, esančią 16 šviesmečių atstumu, kuri „Žvaigždžių treko“ televizijos serialo gerbėjams žinoma kaip pono Spocko gimtosios planetos Vulcan vieta. . Peržiūrėkite filmą, kuriame pavaizduotas šis galimas aptikimas - (reikia „QuickTime“).
SIM tiesiogiai planetos neaptiks, tačiau aptikdamas judesį, kurį ji sukelia pagrindinėje žvaigždėje. „Tai sunki užduotis, nėra jokių klausimų“, - sakė Edbergas, „bet ji tampa sudėtinga, atsižvelgiant į tai, ką mes matome su savo saulės sistema ir ką matėme kitose planetų sistemose. Mes žinome, kad yra ir kitų sistemų, turinčių daugiau nei vieną planetą. Kelios planetos gali supainioti matavimus. “
Bet SIM turėtų sugebėti aptikti skirtingo dydžio planetas, skriejančias aplink kitas žvaigždes. Neseniai „SIM Lite“ praėjo dvigubai aklo tyrimo, kurį atliko keturios atskiros komandos, patvirtinusių, kad SIM technologija leis aptikti Žemės masės planetas keliose planetose sistemose galimybę išmatuoti skirtingo dydžio planetų masę iki tokios žemos, kaip Žemės masė.
„Su keliomis išimtimis, visos planetos, apie kurias mes žinome, buvo aptiktos naudojant metodą, vadinamą radialiniu greičiu“, - sakė Edbergas, „kur mes žiūrime į periodišką žvaigždės judesį link mūsų ir reguliariai tolstantį nuo mūsų. Bet atlikdami tokius matavimus, kai neturite jokios kitos informacijos, nežinote planetų orbitos orientacijos žvaigždės atžvilgiu ar žvaigždės, arba planetos masės. “
Esant karščiausioms žvaigždėms, radialinio greičio negalima naudoti planetoms ieškoti. Tačiau „SIM Lite“ galės pažiūrėti diagramoje aiškiai matomas žvaigždes nuo šauniausių iki karščiausių žvaigždžių.
„Kol kas neradome jokių kitų Žemės dydžio planetų“, - sakė Edbergas. (Žr. Mūsų straipsnį iš 2009 1 19 19 apie planetą, kuri gali būti 1,4 karto didesnė už Žemės masę.) „Taigi, tikrai didelis tikslas yra rasti Žemės analogus aplink žvaigždes, pavyzdžiui, saulę.“
„Tai yra didelis klaustukas kitose planetose, apie kurias mes dabar žinome - aš tikiu, kad žinome tik apie 10% ekstrasoliarių planetų masės“, - sakė Edbergas.
Antroji planetos paieškos programa, vadinama „plačiąja apklausa“, mūsų galaktikoje ištirs maždaug 2 000 žvaigždžių, kad nustatytų Neptūno dydžio ir didesnes paplitimo planetas.
SIM taip pat bus naudojamas žvaigždžių dydžiams, taip pat ir žvaigždžių atstumams matuoti, ir galės tai padaryti kelis šimtus kartų tiksliau nei anksčiau. „SIM Lite“ taip pat pirmą kartą išmatuos netoliese esančių galaktikų judėjimą. Šie matavimai padės atlikti pirmuosius atskirų galaktikų bendrosios masės matavimus. Visa tai leis mokslininkams įvertinti tamsiosios medžiagos pasiskirstymą mūsų pačių galaktikoje ir visatoje.
„Tamsi materija yra žinoma dėl savo gravitacinių poveikių“, - sakė Edbergas. „Atrodo, kad nesąveikaujame su normalia materija, kaip mes ją žinome. Norėdami gauti daugiau įkalčių, norime žinoti, kur ji yra. “
SIM matuojamas dviem skirtingais masteliais. Vienas iš jų yra Paukščių Tako galaktikoje, matuojant žvaigždes ir rutulinius spiečius, taip pat matuojant žvaigždes, kurios buvo išrautos iš mažesnių galaktikų, kurios skrieja aplink Paukščių kelią.
„Galime pasidaryti savo galaktikos masinį modelį ir sužinoti, kur ta masė yra, įskaitant tai, kas turi būti daug tamsiosios medžiagos“, - sakė Edbergas. „Kai matuojame, kaip sukasi mūsų galaktika, pamatysite, kad ji sukasi kaip kieta. Vietoj to, kad būtum Keplerianas, kur galvoji apie Merkurijų, einantį aplink saulę greičiau nei Plutoną, iš viso kelio galaktikos viduje, kuo arčiau jo centro, kiek toliau nuo saulės atstumo, Paukščių Takas sukasi tarsi tvirtas kūnas. Tai nėra tvirtas kūnas, tačiau tai reiškia, kad jo tankis turi būti pastovus iki galo, o tai reiškia, kad materijos yra kur kas daugiau, nei matome. “
„Kitas dalykas, kurį norėtume žinoti, yra tamsiosios medžiagos koncentracija galaktikų spiečiuose“, - tęsė Edbergas. „Pieno kelias yra vietinės galaktikų grupės dalis, o SIM turi galimybę išmatuoti žvaigždes atskirose galaktikose, kurios savo ruožtu gali būti modeliuojamos taip, kad pasakytų mums, kur yra tamsioji materija vietinėje grupėje. Tai pažangiausias bruožas. Tai yra viena didžiausių paslapčių šiuo metu astrofizikoje ir kosmologijoje “.
Papildomos saulės planetos ir tamsi energija gali atrodyti kaip du visiškai skirtingi dalykai, kurių reikia ieškoti viename erdvėlaivyje, tačiau Edbergas teigė, kad tai yra pavyzdys, kaip viskas yra susieta.
„Norėdami gauti planetų mases, turime žinoti pradinių žvaigždžių mases“, - sakė jis. „SIM atliks žvaigždžių, ypač dvejetainių, matavimus ir nustatys žvaigždžių masę įvairiausiems žvaigždžių tipams ir galės įvertinti planetų, sukeliančių refleksinį judesį, dydžius. Norėdami atlikti matavimus ir todėl, kad žvaigždės su planetomis bus išsklaidytos danguje, mes turime turėti žvaigždžių tinklelį, kuris yra fiksuoti taškai, kad suteiktume mums taip sakant platumą ir ilgumą. Jei tiksliai žinote, kur yra Sent Luisas ir Los Andželas, tada daug lengviau trikampį nustatyti, kur yra jų tarpusavio santykiai. Tai turime padaryti visame danguje ir tai pririšti prie žvaigždžių, o SIM tai gali padaryti. Tai yra pagrindiniai klausimai, į kuriuos nežinome atsakymų, tačiau SIM padės mums rasti atsakymus. “
Taigi, „SIM Lite“ ieškos iš mūsų kaimynystės iki visatos krašto.
Kokia šio būsimo kosminio laivo būsena?
„Šiuo metu laukiame“, - sakė Edbergas. „Neseniai išlaikėme dvigubai aklą testą, kad parodytume, jog SIM gali rasti į Žemę panašias planetas sistemose, turinčiose keletą planetų. SIM taip pat yra dekadalinė apžvalga, kad būtų įsitikinta, jog astronomijos mokslo bendruomenė turi turėti tokią misiją kaip SIM, kad nepaprastai sustiprintų pagrindus. “
Techninis darbas atliekamas ruošiantis kurti tikras priemones, tačiau dėl biudžeto priežasčių NASA nenustatė išleidimo datos. „Mes manome, kad galėtume būti pasirengę pradėti veiklą iki 2015 m., Kai tik gausime NASA“, - sakė Edbergas, - ir tolesnis darbas priklauso nuo dekadalinės apžvalgos, o ataskaitos turėtų būti parengtos maždaug per metus “.
„SIM Lite“ suteiktų visiškai naujas astronomijos matavimo galimybes. Jos išvados greičiausiai tvirtai atsidurs savo jėgomis, kartu komplimentuodamos mūsų dabartinių, taip pat kitų planuojamų ateities kosminių observatorijų galimybes.
Norėdami gauti daugiau informacijos apie SIM, apsilankykite misijos svetainėje.
