Redaktora piezīme - Zinātnes žurnālists un autors Brūss Dorminijs runāja ar diviem NASA zinātniekiem par iespēju kosmosa kuģim uzstādīt teleskopu ārējo planētu misijai.
Gaismas piesārņojums mūsu iekšējā Saules sistēmā gan no tuvējā Saules mirdzuma, gan no miglainā zodiaka mirdzuma, kas rodas no putekļiem, kas ierauti asteroīda joslā, jau sen ir sašutis kosmologos, kuri meklē skaidrāku priekšstatu par agrīno Visumu.
Bet NASA, JPL un Caltech komanda ir izskatījusi iespēju piesaistīt optisko teleskopu apsekojuma kosmosa kuģim, kas atrodas misijā uz ārējo Saules sistēmu.
Izkļūstot no mūsu iekšējās saules sistēmas piesārņotās purpursarkanās krāsas
Ideja ir izmantot optisko teleskopu kruīza fāzē, lai iegūtu labāku rokturi ārpusgalaktiskā fona apgaismojumā; tas ir, kombinētais optiskais fona apgaismojums no visiem Visuma avotiem. Viņi paredz teleskopa lietderību izšaut aptuveni 5 astronomijas vienības (AU) aptuveni Jupitera orbītas attālumā. Pēc tam komanda vēlas saistīt savus datus ar novērojumiem uz zemes.
Viens mērķis ir ieskaidrot agrīnā Visuma reionizācijas laikmetu. Reionizācija attiecas uz laiku, kad Visuma pirmo zvaigžņu ultravioletais (UV) starojums jonizēja starpgalaktisko vidi (IGM), noņemot elektronus no IGM gāzveida atomiem vai molekulām. Tiek uzskatīts, ka šis reionizācijas periods ir noticis ne vēlāk kā 450 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena.
ZEBRA, Zodiaka putekļi, ekstragalaktiskā fona un atjaunošanas aparāti, ir NASA JPL koncepcija, kas prasa 40 miljonu dolāru lielu teleskopu, kas sastāv no trim optiskiem / gandrīz infrasarkaniem instrumentiem; kas sastāv no 3 cm plata lauka kartētāja un 15 cm augstas izšķirtspējas attēlojuma. Tomēr NASA vēl nav izvēlējusies ZEBRA priekšlikumu kādai no savām misijām.
Bet, lai uzzinātu vairāk, mēs runājām ar ZEBRA Concept vadītāju un instrumentu kosmologu Džeimiju Boku un astronomu Čārlzu Beihmanu, kas ir gan NASA JPL, gan Caltech.
Dormijs: Kas ir zodiaka gaisma?
Beichman: Tas ir spilgts izkliedētas gaismas avots mūsu pašu Saules sistēmā no putekļu graudiem, kas izdalās tāpēc, ka tos silda saule un paši izstaro
vai atspoguļot saules gaismu. Ja jūs izejat uz ļoti skaidru tumšu bez mēness gaismas, jūs varat redzēt šīs gaismas joslu no šiem putekļiem. Tas seko ekliptikas plaknei. Šie putekļi galvenokārt rodas no asteroīda joslā esošā materiāla, kas pēc lielas sadursmes nokļūst mazās daļiņās.
Dormijs: Ko nozīmētu novērot šos zodiaka putekļus?
Beichman: Iedomājieties, ka sēdējat Losandželosas baseinā, un jums ir viss šis smogs un migla, un jūs vēlaties izmērīt, cik tīrs ir gaiss no Palmspringsas. Jums ir jāspēj atņemt visu miglu starp šur un turieni, un to vienkārši nevar izdarīt ar precizitāti. Lai izkļūtu no smoga, jums ir jādzen ārā no baseina.
Dormīna: Kā tas palīdzētu šīs extragalaktiskās vides izpētē?
Bock: Ekstragalaktiskais fona apgaismojums (EBL) mēra kopējo gaismas blīvumu gaismai, kas nāk no ārpus mūsu galaktikas. Šī gaisma dod zvaigžņu un galaktiku, kā arī visu citu avotu enerģijas daudzumu kosmiskā laika vēsturē. Kopējo fonu var izmantot, lai pārbaudītu, vai mēs pareizi saprotam galaktiku veidošanās vēsturi. Mēs sagaidām, ka fona apgaismojuma komponentei no pirmajām zvaigznēm būs atšķirīgs spektrs, kura maksimums ir tuvs un infrasarkanais; tas var mums pateikt, cik gaišs un cik ilgs bija laikmets, kad veidojās pirmās zvaigznes. Diemžēl zodiaka gaisma ir daudz spilgtāka nekā šis fons. Bet, dodoties uz Jupitera orbītu, zodiaka gaisma ir 30 reizes vājāka nekā uz Zemes, un Saturna orbītā ir 100 reizes vājāka.
Dormīna: Vai jums būtu jādodas autostopā NASA misijā, vai tā varētu būt partnerība ar citu kosmosa aģentūru, piemēram, piemēram, ESA?
Bock: Mēs esam izpētījuši lētāko papildu izmaksu pieeju, sadarbojoties ar NASA planētu misiju. Bet mēs varētu sadarboties ar citu kosmosa aģentūru. Eiropas Jupitera Icy Moons Explorer (agrāk JGO) tagad sacenšas par nākamo L klases misijas atklāšanu 2020. gadu sākumā, un tā ir pievilcīga iespēja savam kruīza posma zinātnes instrumentam. Katrai pieejai ir atšķirīga izmaksu un partnerības vide.
Dormijs: Vai galvenais EBL teleskopa virzītājspēks ir nokļūt ārpus zodiaka putekļiem, vai 5 AU piedāvā arī novērošanas priekšrocības, lai sasniegtu vāju lielumu?
Bock: [Tumšākas saules sistēmas] fona dēļ ir novērošanas priekšrocība. Ar tik mazu teleskopu mēs nemēģinām izmantot šo ieguvumu, bet nākotnes observatorijas to varētu. Mēs izmērīsim zodiaka spilgtumu līdz Jupiteram un ārpus tā, un tas nākotnē varētu motivēt astronomiskus novērojumus ar teleskopiem ārējā Saules sistēmā.
Dormineja: Ar kādiem datu lejupvērstās izaicinājumiem jūs varētu saskarties?
Bock: Datu prasības, iespējams, ir mazākas, nekā sākotnēji varētu gaidīt, jo mūsu attēli tiek iegūti ar ilgu [novērojumu] integrāciju ar mērenu telpisko izšķirtspēju. Planētas priekšlikumam, kuru mēs detalizēti izpētījām, kopējais datu apjoms bija 230 gigabaiti, apmēram 65 procenti šo datu tika atgriezti no Jupitera un no Saturna. Teleskopa rādītāji darbojas autonomi.
Dormijs: Kā ir ar Jupitera starojumu, kas traucē teleskopā redzamajai optikai un CCD kamerām?
Beichman: Tas, ko jūs darītu, ir pārtraukt veikt EBL novērojumus, atrodoties tuvu Jupiteram. Radiācijas problēmas ir nozīmīgas, tāpēc jūs varētu veikt novērojumus tikai pirms un pēc Jupitera šķērsošanas.
Dormijs: Ko jūsu instrumenti darītu, ja nebūtu NASA plānotā Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa (JWST)?
Bock: JWST, iespējams, uztvers spilgtākās pirmās galaktikas, un atkarībā no tā, kā galaktikas veidojās, daudzu vāju galaktiku ieguldījuma dēļ izlaiž lielāko daļu kopējā starojuma. Ārpusgalaktiskā fona mērīšana dod kopējo starojumu no visām galaktikām un nodrošina kopējo enerģiju. Turklāt mums nav vajadzīgs liels teleskops; Pietiek ar 15 cm.
Dormīna: Kā ir ar planētu zinātni ar teleskopu?
Bock: Mūsu instruments specializējas zemas virsmas spilgtuma mērījumos. Mēs izdarījām konkrētas dizaina izvēles, lai kartētu zodiaka putekļu mākoni no iekšējās uz ārējo Saules sistēmu. Trīsdimensiju skats ļaus mums izsekot starpzvaigžņu putekļu izcelsmei līdz komētām un asteroīdu sadursmēm. Mēs zinām, ka ārpus Neptūna orbītas ir Kuipera jostas objekti, un, iespējams, ka ar tiem ir saistīti arī putekļi.
Dormīna: Cik ilgi šis teleskops darbotos?
Bock: Pēc galveno novērojumu pabeigšanas noteikti ir iespējams, ka sākotnējā komanda vai kāda ārēja puse var ierosināt darbināt teleskopu. Viens aizraujošs zinātnisks piemērs ir paralaksa mikrolēcu novērojumi; novērojumi, kuros tiek izmantota paralēle starp Zemi un Saturnu, lai izpētītu eksoplanētu, kas riņķo ap zvaigznēm, ietekmi, izraisot mikro objektīvu notikumu. Citas zinātnes iespējas ietver Kuipera jostas kartes tuvredzējumā; Kuipera jostas objektu zvaigžņu okulācijas; un citu EBL lauku kartēšana salīdzināšanai ar citiem apsekojumiem.
Dormijs: Kā teleskopa sākotnējie novērojumi varētu satricināt teorētisko kosmoloģiju?
Beichman: Veicot mērījumu, kas ir simts reizes labāks nekā iepriekš, jūs vienmēr saņemat pārsteigumu.
