Σημείωση συντακτών - Ο δημοσιογράφος της επιστήμης και ο συγγραφέας Bruce Dorminey μίλησαν σε δύο επιστήμονες της NASA σχετικά με τη δυνατότητα τοποθέτησης ενός τηλεσκοπίου σε ένα διαστημικό σκάφος για μια αποστολή εξωτερικών πλανητών.
Η ηλιακή ρύπανση στο εσωτερικό ηλιακό μας σύστημα, τόσο από την κοντινή λάμψη του Ήλιου όσο και από τη μουντή ζωδιακή λάμψη από τη σκόνη που αιωρείται πάνω στη ζώνη αστεροειδών, έχει από καιρό συγκλονίσει τους κοσμολόγους που αναζητούν μια πιο ξεκάθαρη ανάληψη του πρώτου Σύμπαντος.
Όμως, μια ομάδα στη NASA, JPL και Caltech ερεύνησε τη δυνατότητα προσάρτησης ενός οπτικού τηλεσκοπίου σε ένα διαστημικό σκάφος έρευνας σε μια αποστολή στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα.
Διαφυγή της μολυσμένης μοβ νέφας του εσωτερικού μας ηλιακού συστήματος
Η ιδέα είναι να χρησιμοποιήσετε το οπτικό τηλεσκόπιο σε φάση κρουαζιέρας για να έχετε καλύτερη λαβή στο εξωγαλακτικό φως φόντου. δηλαδή, το συνδυασμένο οπτικό φως φόντου από όλες τις πηγές στο Σύμπαν. Οραματίζονται τη χρησιμότητα του τηλεσκοπίου να κλωτσά σε περίπου 5 αστρονομικές μονάδες (AU), σχετικά με την απόσταση της τροχιάς του Δία. Η ομάδα θέλει τότε να συσχετίσει τα δεδομένα τους με επίγειες παρατηρήσεις.
Ένας στόχος είναι να ρίξουμε φως στην εποχή του ιονισμού του πρώιμου σύμπαντος. Ο ιονικοποίηση αναφέρεται στη στιγμή που η υπεριώδης ακτινοβολία (UV) από τα πρώτα αστέρια του σύμπαντος ιονίζει το διαγαλαξιακό μέσο (IGM) απογυμνώνοντας ηλεκτρόνια από τα αέρια άτομα ή μόρια του IGM. Αυτή η περίοδος επαναπροσδιορισμού θεωρείται ότι πραγματοποιήθηκε το αργότερο 450 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.
Το ZEBRA, το Zodiacal dust, Extragalactic Background and Reionization Apparatus, είναι μια ιδέα της NASA JPL που απαιτεί ένα τηλεσκόπιο 40 εκατομμυρίων δολαρίων που αποτελείται από τρία οπτικά / σχεδόν υπέρυθρα όργανα. που αποτελείται από έναν χαρτογράφο πλάτους 3 cm και έναν εικονογράφο υψηλής ανάλυσης 15 cm. Ωστόσο, η NASA δεν έχει ακόμη επιλέξει την πρόταση ZEBRA για μία από τις αποστολές της.
Αλλά για να μάθετε περισσότερα, μιλήσαμε με τον επικεφαλής και κοσμολόγο οργάνων ZEBRA Concept Jamie Bock και τον αστρονόμο Charles Beichman, τόσο της NASA JPL όσο και του Caltech.
Dorminey: Τι είναι το ζωδιακό φως;
Μπέιχμαν: Είναι μια φωτεινή πηγή διάχυτου φωτός στο ηλιακό μας σύστημα από κόκκους σκόνης που εκπέμπουν επειδή έχουν θερμανθεί από τον ήλιο και ακτινοβολούνται από μόνα τους
ή αντανακλούν το φως του ήλιου. Εάν βγείτε σε ένα πολύ καθαρό σκοτεινό φως χωρίς φεγγάρι, μπορείτε να δείτε τη ζώνη αυτού του φωτός από αυτήν τη σκόνη. Ακολουθεί το επίπεδο της εκλειπτικής. Αυτή η σκόνη προέρχεται κυρίως από υλικό στον αστεροειδή ιμάντα που προσγειώνεται σε μικρά σωματίδια μετά από κάποια μεγάλη σύγκρουση.
Dorminey: Τι σημαίνει να ξεπεράσουμε αυτήν τη ζωδιακή σκόνη για τις παρατηρήσεις;
Μπέιχμαν: Φανταστείτε να καθίσετε στη λεκάνη του Λος Άντζελες και έχετε όλη αυτή την αιθαλομίχλη και την ομίχλη και θέλετε να μετρήσετε πόσο καθαρός είναι ο αέρας στο Palm Springs. Πρέπει να είστε σε θέση να αφαιρέσετε όλη την ομίχλη μεταξύ εδώ και εκεί και δεν υπάρχει κανένας τρόπος να το κάνετε με οποιαδήποτε ακρίβεια. Πρέπει να βγείτε από τη λεκάνη για να βγείτε από το νέφος.
Dorminey: Πώς θα βοηθούσε στη μελέτη αυτού του εξωγαλακτικού υποβάθρου;
Bock: Το Extragalactic Background Light (EBL) μετρά τη συνολική ενεργειακή πυκνότητα του φωτός που προέρχεται από έξω από τον γαλαξία μας. Αυτό το φως δίνει το άθροισμα της ενέργειας που παράγεται από αστέρια και γαλαξίες, καθώς και από άλλες πηγές, κατά την ιστορία του κοσμικού χρόνου. Το συνολικό υπόβαθρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξει αν κατανοούμε σωστά το ιστορικό σχηματισμού των γαλαξιών. Περιμένουμε ότι ένα στοιχείο του φωτός φόντου από τα πρώτα αστέρια θα έχει ένα ξεχωριστό φάσμα που κορυφώνεται στο εγγύς υπέρυθρο. Αυτό μπορεί να μας πει πόσο φωτεινό και πόσο καιρό ήταν η εποχή όταν σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια. Δυστυχώς, το ζωδιακό φως είναι πολύ πιο φωτεινό από αυτό το φόντο. Αλλά πηγαίνοντας στην τροχιά του Δία, το ζωδιακό φως είναι 30 φορές πιο αχνό από ό, τι στη Γη, και στην τροχιά του Κρόνου είναι 100 φορές πιο αχνό.
Dorminey: Θα έπρεπε να αναχωρήσετε σε μια αποστολή της NASA ή θα μπορούσε να είναι μια συνεργασία με ένα άλλο διαστημικό πρακτορείο, όπως το ESA για παράδειγμα;
Bock: Εξετάσαμε την προσέγγιση της φθηνότερης αύξησης του κόστους, σε συνεργασία με μια πλανητική αποστολή της NASA. Αλλά θα μπορούσαμε να συνεργαστούμε με άλλο διαστημικό γραφείο Ο European Jupiter Icy Moons Explorer (πρώην JGO) ανταγωνίζεται τώρα για την επόμενη εκκίνηση αποστολής L-class στις αρχές της δεκαετίας του 2020 και είναι μια ελκυστική δυνατότητα για ένα συνεισφερόμενο επιστημονικό όργανο κρουαζιέρας. Κάθε προσέγγιση συνοδεύεται από διαφορετικό κόστος και περιβάλλον συνεργασίας.
Dorminey: Είναι ο πρωταρχικός οδηγός για το τηλεσκόπιο EBL να ξεπεράσει τη ζωδιακή σκόνη ή προσφέρει το 5 AU ένα πλεονέκτημα παρατήρησης όσον αφορά την επίτευξη λιποθυμίας μεγέθους;
Bock: Υπάρχει ένα πλεονέκτημα παρατήρησης λόγω του φόντου του [σκοτεινότερου ηλιακού συστήματος]. Με ένα τόσο μικρό τηλεσκόπιο, δεν προσπαθούμε να εκμεταλλευτούμε αυτό το όφελος, αλλά τα μελλοντικά παρατηρητήρια θα μπορούσαν. Θα μετρήσουμε τη ζωδιακή φωτεινότητα στον Δία και πέρα από αυτό, και αυτό μπορεί να παρακινήσει αστρονομικές παρατηρήσεις με τηλεσκόπια στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα στο μέλλον.
Dorminey: Τι είδους προκλήσεις downlink δεδομένων θα αντιμετωπίσετε;
Bock: Οι απαιτήσεις δεδομένων είναι ίσως μικρότερες από αυτές που θα περίμενε κανείς, επειδή οι εικόνες μας λαμβάνονται με μακρές [παρατήρηση] ενσωματώσεις σε μέτρια χωρική ανάλυση. Για την πλανητική πρόταση που μελετήσαμε λεπτομερώς, ο συνολικός όγκος δεδομένων ήταν 230 gigabyte, με περίπου το 65 τοις εκατό αυτών των δεδομένων να επιστρέφεται από τον Δία και έξω στον Κρόνο. Τα σημεία του τηλεσκοπίου λειτουργούν αυτόνομα.
Dorminey: Τι γίνεται με την ακτινοβολία από τον Δία που παρεμβαίνει στις οπτικές και τις κάμερες CCD στο τηλεσκόπιο;
Μπέιχμαν: Αυτό που θα κάνατε είναι να σταματήσετε να κάνετε τις παρατηρήσεις του EBL ενώ βρίσκεστε κοντά στον Δία. Τα προβλήματα ακτινοβολίας είναι σημαντικά, οπότε θα κάνατε παρατηρήσεις μόνο πριν και μετά το πέρασμα του Δία.
Dorminey: Τι θα κάνουν τα όργανα σας που δεν θα είχε το προγραμματισμένο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) της NASA;
Bock: Το JWST πιθανότατα θα ανιχνεύσει τους πιο λαμπρούς πρώτους γαλαξίες και, ανάλογα ακριβώς με το πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες, θα χάσει το μεγαλύτερο μέρος της συνολικής ακτινοβολίας λόγω της συμβολής πολλών αχνών γαλαξιών. Η μέτρηση του εξωγαλακτικού υποβάθρου δίνει τη συνολική ακτινοβολία από όλους τους γαλαξίες και παρέχει τη συνολική ενέργεια. Επιπλέον, δεν χρειαζόμαστε ένα μεγάλο τηλεσκόπιο. Αρκεί 15 cm.
Dorminey: Τι γίνεται με την πλανητική επιστήμη με το τηλεσκόπιο;
Bock: Το όργανο μας ειδικεύεται στην πραγματοποίηση μετρήσεων χαμηλής φωτεινότητας επιφάνειας. Πραγματοποιήσαμε συγκεκριμένες σχεδιαστικές επιλογές για να χαρτογραφήσουμε το ζωδιακό νέφος σκόνης από το εσωτερικό έως το εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Μια τρισδιάστατη προβολή θα μας επιτρέψει να εντοπίσουμε την προέλευση της διαστρικής σκόνης σε κομήτες και αστεροειδείς συγκρούσεις. Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν αντικείμενα ζώνης Kuiper πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα, και είναι πιθανό να υπάρχει και σκόνη μαζί τους.
Dorminey: Πόσο καιρό θα λειτουργούσε αυτό το τηλεσκόπιο;
Bock: Μετά την ολοκλήρωση των πρωταρχικών παρατηρήσεων, θα ήταν σίγουρα πιθανό η αρχική ομάδα ή ένα εξωτερικό μέρος να προτείνει τη λειτουργία του τηλεσκοπίου. Μια συναρπαστική επιστημονική υπόθεση είναι οι παρατηρήσεις μικρο-φακών παράλλαξης. παρατηρήσεις που χρησιμοποιούν την παράλλαξη μεταξύ Γης και Κρόνου για να μελετήσουν την επίδραση εξω-πλανητών σε τροχιά γύρω από τα αστέρια που παράγουν ένα συμβάν μικρο-φακού. Άλλες επιστημονικές ευκαιρίες περιλαμβάνουν χάρτες της ζώνης Kuiper στο εγγύς υπέρυθρο. αστρικές αποκρυφώσεις από Kuiper Belt Objects; και χαρτογράφηση περισσότερων πεδίων EBL για σύγκριση με άλλες έρευνες.
Dorminey: Πώς θα μπορούσαν οι αρχικές παρατηρήσεις του τηλεσκοπίου να συγκλονίσουν τη θεωρητική κοσμολογία;
Μπέιχμαν: Κάθε φορά που κάνετε μια μέτρηση που είναι παράγοντας εκατό φορές καλύτερη από πριν, πάντα παίρνετε μια έκπληξη.
