Dve najbolj vroči in najbolj privlačni temi vesolja in astronomije v teh dneh sta 1.) eksoplaneti - planeti, ki krožijo okoli drugih zvezd - in 2.) temna snov - tista neznana stvar, ki na videz predstavlja velik del našega vesolja. Trenutno je v razvoju vesoljsko plovilo, ki bi nam lahko pomagalo odgovoriti na naša vprašanja o tem, ali res obstajajo drugi planeti, podobni Zemlji, in navesti namige o naravi temne snovi. Vesoljsko plovilo se imenuje SIM - Vesoljska interferometrijska misija. "Bomo iskali druge Zemlje okoli drugih zvezd," je dejal Stephen Edberg, sistemski znanstvenik za misijo, "in s tem, ko bomo natančno merili maso galaksij, bi lahko tudi izmerili temno snov."
Poslušajte podcast "365 dni astronomije" 20. januarja 2009 in moj intervju s Stevom Edbergom ter / ali preberite več o misiji SIM Lite spodaj!
Koncept te misije je že nekaj časa, koncept pa se je sčasoma spreminjal, teleskop pa je šel skozi različne inkarnacije. Trenutno se misija imenuje SIM Lite, saj je vesoljsko plovilo postalo manjše, vendar so ogledala za interferometer postala večja.
Medtem ko interferometrijo na radijskih valovnih dolžinah izvajamo že več kot 50 let, optična interferometrija dozoreva šele v zadnjem času. Optična interferometrija združuje svetlobo več teleskopov, da deluje kot en sam veliko večji teleskop. SIM Lite bo imel dva vidna valovna zvezdna senzorja interferometra - kot tudi druge napredne detektorje, ki bodo sodelovali pri ustvarjanju izjemno občutljivega teleskopa, ki kroži zunaj zemeljske atmosfere.
"To so instrumenti, s katerimi lahko merimo položaje na nebu do skoraj neverjetne natančnosti," je dejal Edberg. "Predvidevam, da Buzz Aldrin stoji na luni. Pretvarjajte se, da drži nikelj med palcem in kazalcem. SIM lahko meri debelino tega niklja, kot ga vidi nekdo, ki stoji na površini Zemlje. To je en mikro lok, zelo majhen delček neba. " Oglejte si video, ki prikazuje to - (potreben Quicktime)
Če lahko s SIM naredite takšne meritve, bo mogoče sklepati o prisotnosti planetov v približno 30 svetlobnih letih od Zemlje, ti planeti pa so lahko tako majhni kot majhni kot Zemlja. Zdaj skupina SIM pričakuje, da bo med petletno misijo preučevala med 65 in 100 zvezd in iskala zemeljske analoge, planete približno enako maso kot Zemlja, ki kroži po njihovih zvezdah v območju bivanja, kjer bi lahko obstajala tekoča voda.
Tako bi na primer SIM Lite lahko zaznal stanovanjski planet okoli zvezde 40 Eridani A, 16 svetlobnih let, ki je oboževalcem televizijske serije "Zvezdne poti" znan kot lokacija domačega planeta gospoda Spocka, Vulkana . Oglejte si film, ki prikazuje to možno zaznavanje - (potreben je hiter čas).
SIM ne bo zaznal planeta neposredno, ampak z zaznavanjem gibanja, ki ga povzroča v matični zvezdi. "To je težka naloga, ni nobenega vprašanja," je dejal Edberg, "vendar se zaplete, na podlagi tega, kar vidimo s svojim lastnim osončjem in tistega, kar smo videli v drugih planetarnih sistemih. Vemo, da obstajajo drugi sistemi, ki imajo več planetov. Več planetov lahko zmede meritve. "
Toda SIM bi moral biti sposoben zaznati planete različnih velikosti, ki krožijo okoli drugih zvezd. Pred kratkim je SIM Lite opravil dvojno slepo študijo, ki so jo izvedle štiri ločene ekipe, ki so potrdile, da bo tehnologija SIM omogočila zaznavanje planetov Zemlje-mase med sistemi z več planeti, in sicer tako, da bo lahko merila maso planetov različnih velikosti do najmanjšega Zemlja-masa.
"Z nekaj izjemami smo vse planete, ki jih poznamo, zaznali po metodi, imenovani radialna hitrost," je dejal Edberg, "kjer gledamo periodično gibanje zvezde, ki prihaja k nam in se redno odmika od nas. Ko pa naredite takšne meritve, ko nimate drugih informacij, ne poznate orientacije planete v orbiti glede na zvezdo ali mase zvezde ali planeta. "
Z najbolj vročimi zvezdami radialne hitrosti ni mogoče uporabiti za iskanje planetov. Toda SIM Lite bo lahko videl zvezde, ki so jasne po diagramu, od najbolj kul do najbolj vročih zvezd.
"Do zdaj nismo našli nobenega drugega planeta Zemlje," je dejal Edberg. (Oglejte si naš članek z dne 19.1.2009 o planetu, ki bi bil morda 1,4-krat večji od Zemlje.) "Torej je iskanje zemeljskih analogov okoli zvezd, kot je sonce, resnično velik cilj."
"To je velik vprašalnik na drugih planetih, o katerih zdaj vemo - verjamem, da poznamo le približno 10% mase ekstrasolarnih planetov," je dejal Edberg.
Drugi program za iskanje planetov, imenovan "široka raziskava", bo zaznal približno 2000 zvezd v naši galaksiji, da bi določil planete za razširjenost velikosti Neptuna in več.
SIM se bo uporabljal tudi za merjenje velikosti zvezd in razdalj zvezd in bo to lahko storil nekaj sto krat natančneje kot prej. SIM Lite bo tudi v večini primerov prvič meril gibanje bližnjih galaksij. Te meritve bodo pomagale zagotoviti prve meritve skupne mase posameznih galaksij. Vse to bo znanstvenikom omogočilo oceno porazdelitve temne snovi v naši lastni galaksiji in vesolju.
"Temna snov je znana po svojih gravitacijskih vplivih," je dejal Edberg. "Zdi se, da ne deluje z normalno snovjo, kot jo poznamo. Da bi dobili več namigov o tem, želimo vedeti, kje je. "
SIM bo meril na dveh različnih lestvicah. Ena je znotraj Galaksije Mlečne poti, ki izvaja meritve zvezd in krogličnih grozdov ter meri meritve zvezd, iztrganih iz manjših galaksij, ki krožijo po Mlečni poti.
"Lahko naredimo masovni model naše galaksije in ugotovimo, kje je ta masa, vključno s tem, kaj mora biti veliko temne snovi," je dejal Edberg. "Ko merimo, kako se vrti naša galaksija, ugotovite, da se vrti kot trdna snov. Namesto da bi bil Keplerian, kjer mislite, da bi Merkur hodil okoli sonca hitreje kot Pluton, od vsepovsod znotraj galaksije čim bližje centru, zunaj sončne razdalje, se Mlečna pot vrti, kot da je trdna telo. Ni trdno telo, vendar to pomeni, da mora imeti gostoto, ki je konstantna ves čas, kar pomeni, da je veliko več snovi, kot jo lahko vidimo. "
"Druga stvar, ki bi jo radi vedeli, je koncentracija temne snovi v grozdu galaksij," je nadaljeval Edberg. "Mlečna pot je del Lokalne skupine galaksij, SIM pa ima možnost merjenja zvezd znotraj posameznih galaksij, ki jih lahko nato modeliramo tako, da nam povejo, kje je temna snov v lokalni skupini. To je vrhunsko. To je ena največjih skrivnosti v astrofiziki in kozmologiji. "
Dodatni sončni planeti in temna energija se lahko zdijo dve popolnoma različni stvari, ki jo išče eno vesoljsko plovilo, toda Edberg je dejal, da je to primer, kako je vse povezano.
"Da bi dobili množico planetov, moramo poznati mase matičnih zvezd," je dejal. „SIM bo meril zvezde, zlasti binarne zvezde, in določil mase zvezd za najrazličnejše vrste zvezd in bo sposoben oceniti velikosti planetov, ki povzročajo refleksno gibanje. Za meritve in ker se bodo zvezde s planeti razkropile po nebu, moramo imeti mrežo zvezd, ki so fiksne točke, da nam dajo širino in dolžino, tako rekoč. Če natančno veste, kje sta St. Louis in Los Angeles, potem je veliko lažje triagulirati, kje so stvari med njimi. To moramo storiti po vsem nebu in to povezati do zvezd, in SIM lahko to naredi. To so temeljna vprašanja, na katera ne poznamo odgovorov, vendar nam bo SIM pomagal najti odgovore. "
Torej, SIM Lite bo iskal znotraj naše okolice do roba vesolja.
Kakšen je status prihodnjega vesoljskega plovila?
"Trenutno smo na čakanju," je dejal Edberg. "Pred kratkim smo opravili dvojno slepo preizkušnjo in pokazali, da lahko SIM poišče zemeljske planete v sistemih, ki imajo več planetov. SIM je tudi v desetletnem pregledu, da bi lahko ugotovili, da mora astronomska znanstvena skupnost imeti misijo, kot je SIM, da močno krepi temelje. "
Za pripravo dejanskih instrumentov poteka tehnično delo, vendar NASA zaradi proračunskih razlogov ni določila datuma začetka. "Mislimo, da bi bili lahko pripravljeni na začetek do leta 2015, ko bomo premaknili NASA," je dejal Edberg, "in nadaljevanje je odvisno od desetletnega pregleda, poročila pa naj bi bila pripravljena čez približno eno leto."
SIM Lite bi zagotovil povsem novo sposobnost merjenja v astronomiji. Njene ugotovitve bodo verjetno trdno samevale ob hkratnem dopolnjevanju zmogljivosti naših sedanjih in drugih načrtovanih prihodnjih vesoljskih opazovalnic.
Če želite več informacij o SIM, si oglejte spletno mesto misije.
