Divas no karstākajām un saistošākajām kosmosa un astronomijas tēmām mūsdienās ir 1.) eksoplanētas - planētas, kas riņķo ap citām zvaigznēm, un 2.) tumšā matērija - tas nezināmais sīkums, kas šķietami veido ievērojamu daļu no mūsu Visuma. Pašlaik tiek izstrādāts kosmosa kuģis, kas varētu palīdzēt atbildēt uz mūsu jautājumiem par to, vai tur tiešām ir citas Zemei līdzīgas planētas, kā arī sniegt norādes par tumšās matērijas būtību. Kosmosa kuģis tiek saukts par SIM - Space Interferometry Mission. "Mēs meklēsim citas Zemes ap citām zvaigznēm," sacīja misijas sistēmas zinātnieks Stefans Edbergs, "un, precīzi veicot galaktiku masas mērījumus, mums vajadzētu spēt izmērīt arī tumšo vielu."
Klausieties 2009. gada 20. janvāra Podcast apraidi “365 astronomijas dienas” un manu interviju ar Stīvu Edbergu un / vai lasiet vairāk par SIM Lite misiju zemāk!
Šīs misijas koncepcija jau kādu laiku pastāv, un laika gaitā tā ir mainījusies, teleskopam iziet dažādus iemiesojumus. Pašlaik misiju sauc par SIM Lite, jo pats kosmosa kuģis ir kļuvis mazāks, tomēr interferometra spoguļi ir kļuvuši lielāki.
Kamēr interferometrija pie radioviļņu garuma tiek veikta vairāk nekā 50 gadus, optiskā interferometrija ir nobriedusi tikai nesen. Optiskā interferometrija apvieno vairāku teleskopu gaismu, lai darbotos kā viens, daudz lielāks teleskops. SIM Lite būs divi redzamā viļņa garuma zvaigžņu interferometra sensori, kā arī citi uzlaboti detektori, kas darbosies kopā, lai izveidotu īpaši jutīgu teleskopu, kas riņķo apkārt Zemes atmosfērai.
"Šie ir instrumenti, ar kuru palīdzību gandrīz neticami precīzi var izmērīt pozīcijas debesīs," sacīja Edbergs. “Iedomājieties, ka Buzz Aldrin stāv uz mēness. Izliecieties, ka viņš tur niķeli starp īkšķi un rādītājpirkstu. SIM var izmērīt niķeļa biezumu, kā to redz kāds, kurš stāv uz Zemes virsmas. Tā ir viena mikro loka sekunde, ļoti maza debesu daļa. ” Noskatieties videoklipu, kurā attēlots šis attēls (nepieciešama Quicktime)
Ja spēs veikt tādus mērījumus kā SIM, būs iespējams secināt planētu klātbūtni aptuveni 30 gaismas gadu attālumā no Zemes, un šīs planētas var būt tikpat maza un maza masa kā Zeme. Šobrīd SIM komanda paredz pētīt no 65 līdz 100 zvaigznēm piecu gadu misijas laikā, meklējot Zemes analogus, planētas, kas ir aptuveni tikpat masas kā Zeme, kas riņķo ap savām zvaigznēm apdzīvojamā zonā, kur varētu pastāvēt šķidrs ūdens.
Tā, piemēram, SIM Lite spētu noteikt apdzīvojamu planētu ap zvaigzni 40 Eridani A, kas atrodas 16 gaismas gadu attālumā un kas televīzijas seriāla “Star Trek” faniem ir zināma kā Spoka kunga mājas planētas Vulcan atrašanās vieta. . Skatiet filmu, kurā attēlota šī iespējamā noteikšana - (nepieciešama QuickTime).
SIM planētu tieši neatradīs, bet, atrodot kustību, ko tā rada vecāku zvaigznē. "Tas ir grūts uzdevums, par to nav nekādu jautājumu," sacīja Edbergs, "bet tas kļūst sarežģīts, pamatojoties uz to, ko mēs redzam ar savu Saules sistēmu, un to, ko esam redzējuši citās planētu sistēmās. Mēs zinām, ka tur ir arī citas sistēmas, kurām ir vairāk nekā viena planēta. Vairākas planētas var sajaukt mērījumus. ”
Bet SIM jāspēj noteikt dažāda lieluma planētas, kas riņķo ap citām zvaigznēm. Nesen SIM Lite nokārtoja dubultaklā pētījumu, ko veica četras atsevišķas komandas, kuras apstiprināja, ka SIM tehnoloģija ļaus noteikt Zemes masas planētas vairāku planētu sistēmās, izmantojot iespēju izmērīt dažāda lieluma planētu masu līdz tik zemai Zemes masa.
"Ar dažiem izņēmumiem visas planētas, par kurām mēs zinām, tika atklātas, izmantojot metodi, ko sauc par radiālo ātrumu," sacīja Edbergs, "kur mēs skatāmies uz periodisku zvaigznītes kustību, kas nāk pret mums un regulāri virzās prom no mums. Bet, veicot šādus mērījumus, kad nav citas informācijas, jūs nezināt planētas orbītas orientāciju attiecībā pret zvaigzni vai zvaigznes, vai planētas masu. ”
Ar karstākajām zvaigznēm radiālo ātrumu nevar izmantot planētu meklēšanai. Bet SIM Lite spēs aplūkot zvaigznes, kas skaidri redzamas visā diagrammā, no stilīgākajām līdz karstākajām zvaigznēm.
"Līdz šim mēs neesam atraduši citas Zemes izmēra planētas," sacīja Edbergs. (Skat. Mūsu rakstu no 2009. gada 19. janvāra par planētu, kuras masa, iespējams, varētu būt 1,4 reizes lielāka par Zemes masu.) “Tātad liels mērķis ir atrast Zemes analogus ap zvaigznēm, piemēram, sauli.”
"Tā ir liela jautājuma zīme uz citām planētām, par kurām mēs tagad zinām - es uzskatu, ka mēs zinām tikai apmēram 10% no ekstrasolāru planētu masām," sacīja Edbergs.
Otrās planētas meklēšanas programma, saukta par “plašu aptauju”, mūsu galaktikā pārbaudīs aptuveni 2000 zvaigžņu, lai noteiktu Neptūna lieluma un lielākas planētas.
Arī SIM tiks izmantota, lai izmērītu zvaigžņu izmērus, kā arī zvaigžņu attālumus, un spēs to izdarīt vairākus simtus reižu precīzāk nekā iepriekš. SIM Lite arī pirmo reizi izmērīs tuvējo galaktiku kustību. Šie mērījumi palīdzēs nodrošināt pirmos atsevišķu galaktiku kopējās masas mērījumus. Tas viss ļaus zinātniekiem novērtēt tumšās vielas izplatību mūsu pašu galaktikā un Visumā.
"Tumšā matērija ir pazīstama ar savu gravitācijas ietekmi," sacīja Edbergs. “Liekas, ka tā nav mijiedarbība ar parasto lietu, kā mēs to zinām. Lai iegūtu vairāk norāžu uz to, mēs vēlamies zināt, kur tas atrodas. ”
SIM mērīšana notiks divos dažādos mērogos. Viens no tiem atrodas Piena Ceļa galaktikā, veicot mērījumus zvaigznēm un apļveida kopām un veicot to zvaigžņu mērījumus, kuras ir izrautas no mazākām galaktikām, kuras riņķo Piena Ceļā.
"Mēs varam izveidot savas galaktikas masveida modeli un uzzināt, kur šī masa atrodas, ieskaitot to, kam jābūt daudz tumšajai vielai," sacīja Edbergs. “Veicot mērījumus tam, kā mūsu galaktika griežas, jūs redzat, ka tā rotē kā cieta viela. Tā vietā, lai būtu Keplerians, kur jūs domājat par to, ka Merkūrs iet ap sauli ātrāk nekā Plutons, no visa galaktikas iekšpusē tik tuvu, cik mēs varam izmērīt līdz centram, ārpus saules attāluma, Piena ceļš griežas tā, it kā tas būtu ciets ķermenis. Tas nav ciets ķermenis, bet tas nozīmē, ka tam jābūt blīvumam, kas ir nemainīgs visu laiku, un tas nozīmē, ka matēriju ir daudz vairāk, nekā mēs varam redzēt. ”
"Vēl viena lieta, ko mēs gribētu zināt, ir tumšās vielas koncentrācija galaktiku pudurī," turpināja Edbergs. “Piena ceļš ir daļa no galaktiku vietējās grupas, un SIM ir spēja izmērīt zvaigznes atsevišķās galaktikās, ko savukārt var modelēt, lai pastāstītu mums, kur tumšajā matērijā atrodas vietējā grupa. Tas ir visprogresīvākais. Tas šobrīd ir viens no lielākajiem noslēpumiem astrofizikā un kosmoloģijā. ”
Papildu saules planētas un tumšā enerģija var šķist divas pilnīgi atšķirīgas lietas, kuras jāmeklē vienam kosmosa kuģim, taču Edbergs sacīja, ka tas ir piemērs tam, kā viss ir saistīts.
"Lai iegūtu planētu masas, mums jāzina vecāku zvaigžņu masas," viņš teica. “SIM veiks mērījumus zvaigznēm, it īpaši binārām zvaigznēm, un noteiks zvaigžņu masu visdažādākajiem zvaigžņu veidiem un spēs novērtēt to planētu izmērus, kuras izraisa refleksa kustību. Lai veiktu mērījumus, un tāpēc, ka zvaigznes ar planētām tiks izkliedētas ap debesīm, mums ir jābūt zvaigznīšu režģim, kas ir fiksētie punkti, lai mums, tā sakot, sniegtu platumu un garumu. Ja precīzi zināt, kur atrodas Sentluisa un Losandželosa, tad ir daudz vieglāk trīsstūrēt, kur atrodas savstarpējās lietas. Tas jādara visapkārt debesīm, un tas ir jāpiesaista zvaigznēm, un to var izdarīt arī SIM. Šie ir pamatjautājumi, uz kuriem mēs nezinām atbildes, bet SIM mums palīdzēs atrast atbildes. ”
Tātad, SIM Lite meklēs no mūsu apkārtnes līdz Visuma malai.
Kāds ir šī nākotnes kosmosa kuģa statuss?
"Mēs šobrīd esam aizturēti," sacīja Edbergs. “Nesen mēs nokārtojām dubultaklā pārbaudi, lai parādītu, ka SIM var atrast Zemei līdzīgas planētas sistēmās, kurām ir vairākas planētas. Arī SIM tiek pārskatīts dekadals pārskats, lai pārliecinātos, ka astronomiskās zinātnes kopienai ir nepieciešama tāda misija kā SIM, lai ārkārtīgi stiprinātu pamatus. ”
Tiek veikts tehniskais darbs, lai sagatavotos faktisko instrumentu izveidošanai, taču budžeta apsvērumu dēļ NASA nav noteikusi ieviešanas datumu. "Mēs domājam, ka mēs varētu būt gatavi sākt darbību līdz 2015. gadam, kad iegūsim NASA atbalstu," sacīja Edbergs, "un turpmākais process ir atkarīgs no dekadaļas pārskata, un ziņojumiem vajadzētu būt sagatavotiem apmēram gada laikā."
SIM Lite nodrošinātu pilnīgi jaunas astronomijas mērīšanas iespējas. Tās atradumi, iespējams, stingri stāvēs paši, vienlaikus komplimentējot mūsu pašreizējo, kā arī citu plānoto nākotnes kosmosa observatoriju iespējas.
Lai iegūtu papildinformāciju par SIM, apmeklējiet misijas vietni.
