Redaktorių pastaba - „Science“ žurnalistas ir autorius Bruce'as Dorminey kalbėjo dviem NASA mokslininkams apie galimybę pritvirtinti teleskopą ant erdvėlaivio išorinių planetų misijai.
Šviesos užterštumas mūsų vidinėje Saulės sistemoje tiek iš arti esančio Saulės spindesio, tiek migloto zodiako švytėjimo nuo dulkių, esančių asteroido dirže, ilgą laiką trukdė kosmologams, ieškantiems aiškesnio ankstyvosios Visatos.
Tačiau NASA, JPL ir „Caltech“ komanda ieškojo galimybės pritvirtinti optinį teleskopą prie apžvalgos erdvėlaivio, vykdančio misiją į išorinę saulės sistemą.
Pabėgsime nuo vidinės saulės sistemos užterštos purpurinės miglos
Idėja yra naudoti optinį teleskopą kruizo fazėje, kad būtų galima geriau valdyti ekstragalaktinį foninį apšvietimą; tai yra, kombinuotas optinis foninis apšvietimas iš visų Visatos šaltinių. Jie įsivaizduoja, kad teleskopas naudingas norint numušti maždaug 5 astronominius vienetus (AS) maždaug per Jupiterio orbitos atstumą. Tuomet komanda nori susieti savo duomenis su antžeminiais stebėjimais.
Vienas tikslas - išryškinti ankstyvosios Visatos reionizacijos epochas. Reionizacija reiškia laiką, kai ultravioletinė (UV) spinduliuotė iš pirmųjų visatos žvaigždžių jonizuoja tarpgalaktinę terpę (IGM), išimdama elektronus iš IGM dujinių atomų ar molekulių. Manoma, kad šis reionizacijos laikotarpis įvyko ne vėliau kaip per 450 milijonų metų po Didžiojo sprogimo.
ZEBRA, Zodiako dulkės, ekstragalaktinis fonas ir reionizacijos aparatas, yra NASA JPL koncepcija, reikalaujanti 40 milijonų dolerių vertės teleskopo, kurį sudaro trys optiniai / beveik infraraudonųjų spindulių prietaisai; sudarytas iš 3 cm pločio žemėlapių žemėlapio ir 15 cm didelės skiriamosios gebos vaizdo atvaizdo. Tačiau NASA dar neišrinko ZEBRA pasiūlymo vienai iš savo misijų.
Tačiau norėdami sužinoti daugiau, kalbėjomės su „ZEBRA Concept“ vedėju ir instrumentų kosmologu Jamie Bocku ir NASA JPL bei Caltech astronomu Charlesu Beichmanu.
Dorminey: Kas yra zodiako šviesa?
Beichmanas: Tai yra ryškus išsklaidytos šviesos šaltinis mūsų pačių saulės sistemoje iš dulkių grūdelių, kurie išsiskiria, nes juos kaitina saulė ir jie patys skleidžiasi
arba atspindi saulės spindulius. Jei išeinate į labai skaidrią tamsią mėnulio šviesą, iš šių dulkių galite pamatyti šios šviesos juostą. Tai seka užtemimo plokštuma. Tos dulkės daugiausia kyla iš asteroido juostoje esančios medžiagos, kuri po didelio susidūrimo tampa smulkiomis dalelėmis.
Dorminey: Ką reikštų stebėjimas po šių zodiako dulkių?
Beichmanas: Įsivaizduokite, kad sėdite Los Andželo baseine, jums jau liko visas smogas ir migla ir norite išmatuoti, koks grynas oras yra Palm Springsas. Jūs turite sugebėti atimti bet kokį miglą tarp šen ir ten, ir to tiesiog neįmanoma padaryti jokiu tikslumu. Norėdami išbristi iš smogo, turite išvažiuoti iš baseino.
Dorminey: Kaip tai galėtų padėti tiriant šį ekstragalaktinį pagrindą?
Bock: Ekstragalaktinis foninis apšvietimas (EBL) matuoja bendrą šviesos, sklindančios iš mūsų galaktikos ribų, energijos tankį. Ši šviesa suteikia energijos, kurią per kosminio laiko istoriją pagamino žvaigždės, galaktikos ir kiti šaltiniai, sumą. Bendras fonas gali būti naudojamas norint patikrinti, ar teisingai suprantame galaktikų formavimosi istoriją. Mes tikimės, kad iš pirmųjų žvaigždžių foninės šviesos komponentas turės aiškų spektrą, kuris smailės artimojo infraraudonojo spindulio spinduliuose; tai gali pasakyti, kokia šviesi ir kokia buvo epocha, kai susiformavo pirmosios žvaigždės. Deja, zodiako šviesa yra daug ryškesnė nei šis fonas. Bet einant į Jupiterio orbitą, zodiako šviesa yra 30 kartų silpnesnė nei Žemėje, o Saturno orbitoje - 100 kartų silpnesnė.
Dorminey: Ar jums teks keliauti autostopu po NASA misiją, ar tai galėtų būti partnerystė su kita kosmoso agentūra, pavyzdžiui, ESA?
Bock: Bendradarbiaudami su NASA planetine misija, mes tyrėme pigiausių papildomų išlaidų metodą. Bet mes galėtume bendradarbiauti su kita kosmoso agentūra. Europos Jupiterio „Icy Moons Explorer“ (buvęs JGO) dabar konkuruoja dėl kitos L klasės misijos pradžios 2020 m. Pradžioje ir yra patraukli galimybė įnešti kruizo fazės mokslo priemonę. Kiekvienas požiūris susijęs su skirtinga išlaidų ir partnerystės aplinka.
Dorminey: Ar pagrindinis EBL teleskopo variklis turi patekti už zodiako dulkių, ar 5 AU taip pat siūlo stebėjimo pranašumą siekiant silpno masto?
Bock: Stebimas pranašumas dėl [tamsesnės saulės sistemos] fono. Turėdami tokį mažą teleskopą mes nesiekiame išnaudoti šios naudos, tačiau būsimos observatorijos galėtų. Išmatuosime zodiako ryškumą iki Jupiterio ir už jo ribų, ir tai ateityje gali motyvuoti astronominius stebėjimus teleskopų pagalba išorinėje saulės sistemoje.
Dorminey: Su kokiais duomenų slinkimo iššūkiais jūs susidurtumėte?
Bock: Duomenų reikalavimai gali būti mažesni, nei galima tikėtis iš pradžių, nes mūsų vaizdai gaunami su ilgais [stebėjimo] integravimais, esant vidutinei erdvinei skiriamąjai gebai. Planetos pasiūlymo, kurį mes išsamiai ištyrėme, bendra duomenų apimtis buvo 230 gigabaitų, apie 65 proc. Šių duomenų buvo grąžinta iš Jupiterio ir iš Saturno. Teleskopo taškai veikia autonomiškai.
Dorminey: O kaip Jupiterio spinduliuotė, trukdanti teleskopo optikai ir CCD fotoaparatams?
Beichmanas: Tai, ką darytumėte, yra nustoti atlikti EBL stebėjimus arti Jupiterio. Spinduliuotės problemos yra reikšmingos, todėl stebėjimus darytumėte tik prieš Jupiterį ir po jo.
Dorminey: Ką jūsų instrumentai padarytų, kad nebūtų NASA planuojamo Džeimso Webbo kosminio teleskopo (JWST)?
Bock: JWST greičiausiai aptiks ryškiausias pirmąsias galaktikas ir, priklausomai nuo to, kaip galaktikos susiformavo, praleis didžiąją dalį radiacijos dėl daugelio silpnų galaktikų indėlio. Išmatuojant ekstragalaktinį foną, gaunama bendra visų galaktikų radiacija ir gaunama visa energija. Be to, mums nereikia didelio teleskopo; Pakanka 15 cm.
Dorminey: O kaip planetų mokslas su teleskopu?
Bock: Mūsų prietaisas specializuojasi mažo paviršiaus ryškumo matavimuose. Mes pasirinkome konkrečius dizaino sprendimus, kad zodiako dulkių debesis būtų pažymėtas nuo vidinės iki išorinės Saulės sistemos. Trimatis vaizdas leis mums sužinoti tarpžvaigždinių dulkių kilmę iki kometų ir asteroidų susidūrimo. Mes žinome, kad už Neptūno orbitos yra Kuiperio juostos objektų, ir tikėtina, kad su jais taip pat yra dulkių.
Dorminey: Kiek laiko šis teleskopas veiktų?
Bock: Atlikus svarbiausius stebėjimus, tikrai gali būti, kad originali komanda ar pašalinė šalis gali pasiūlyti naudoti teleskopą. Vienas įdomių mokslo atvejų yra paralaksų mikrolęšių stebėjimai; stebėjimai, kuriuose naudojama paralelė tarp Žemės ir Saturno, siekiant ištirti egzoplanetų, besisukančių aplink žvaigždes ir sukeliančių mikro objektyvo įvykį, įtaką. Kitos mokslo galimybės yra Kuiperio juostos artimuoju infraraudonųjų spindulių žemėlapiai; žvaigždžių okupacijos, kurias sukelia Kuiperio juostos objektai; ir palyginti daugiau EBL laukų palyginimui su kitomis apklausomis.
Dorminey: Kaip pirminiai teleskopo pastebėjimai galėtų sukrėsti teorinę kosmologiją?
Beichmanas: Kiekvieną kartą atlikdami matavimą, kuris yra šimtą kartų geresnis nei anksčiau, visada gaunate staigmeną.
