Dvije od najzanimljivijih i najzanimljivijih tema u svemiru i astronomiji ovih dana su 1.) egzoplaneti - planeti koji orbitiraju oko drugih zvijezda - i 2.) tamna tvar - ona nepoznata stvar koja naizgled čini značajan dio našeg svemira. Trenutno je u svemirskoj letjelici letjelica koja bi mogla pomoći na naša pitanja da li doista postoje drugi planeti slični Zemlji i dati tragove o prirodi tamne materije. Svemirska letjelica zove se SIM - Space Interferometry Mission. "Tražit ćemo drugu Zemlju oko drugih zvijezda", rekao je Stephen Edberg, znanstvenik sustava za misiju, "i tako što ćemo napraviti tačna mjerenja masa galaksija, moći ćemo izmjeriti i tamnu tvar."
Poslušajte Podcast "365 dana astronomije" od 20. siječnja 2009. i moj intervju sa Steveom Edbergom, i / ili pročitajte više o misiji SIM Lite u nastavku!
Koncept ove misije postoji već neko vrijeme, a koncept se s vremenom mijenjao, pri čemu je teleskop prolazio kroz različite inkarnacije. Trenutno se misija zove SIM Lite, budući da je svemirska letjelica postala sve manja, no zrcala za interferometar postaju veća.
Iako se interferometrija radijskim valnim duljinama radi već više od 50 godina, optička interferometrija sazrela je tek nedavno. Optička interferometrija kombinira svjetlost više teleskopa koji djeluju kao jedan, mnogo veći teleskop. SIM Lite imat će dva vidljiva valna duljina zvjezdanog interferometra - kao i druge napredne detektore koji će zajedno raditi na stvaranju izuzetno osjetljivog teleskopa koji se kreće u orbiti izvan Zemljine atmosfere.
"To su instrumenti koji mogu mjeriti položaje na nebu do gotovo nevjerojatne točnosti", rekao je Edberg. "Zamislite Buzz Aldrin kako stoji na mjesecu. Pretvara se da drži nikl između palca i kažiprsta. SIM može izmjeriti debljinu tog nikla kao što ga vidi netko tko stoji na površini Zemlje. To je jedan mikro luk, vrlo mali dio neba. " Pogledajte videozapis koji ovo prikazuje - (potreban Quicktime)
Imajući mogućnost izvršiti takva mjerenja pomoću SIM-a, moći će se zaključiti prisutnost planeta unutar otprilike 30 svjetlosnih godina od Zemlje, a ti planeti mogu biti tako male i male mase kao i Zemlja. Do sada, SIM tim predviđa da će proučavati između 65 i 100 zvijezda tijekom petogodišnje misije, tražeći Zemljine analoge, planete približno iste mase kao i Zemlja koja orbitira oko njihovih zvijezda u naseljenoj zoni, gdje bi mogla postojati tekuća voda.
Tako bi, na primjer, SIM Lite mogao otkriti životni planet oko zvijezde 40 Eridani A, 16 svjetlosnih godina, koji je obožavateljima televizijske serije "Zvjezdane staze" poznat kao mjesto rodnog planeta gospodina Spocka, Vulkana , Pogledajte film koji prikazuje ovu moguću detekciju - (potreban je QuickTime).
SIM neće detektirati planet izravno, ali tako što otkriva gibanje koje uzrokuje u matičnoj zvijezdi. "To je težak zadatak, nema pitanja", rekao je Edberg, "ali on postaje kompliciran, temeljen na onome što vidimo sa našim solarnim sustavom i onome što smo vidjeli u drugim planetarnim sustavima. Znamo da postoje drugi sustavi koji imaju više planeta. Više planeta može zbuniti mjerenja. "
Ali SIM bi trebao biti u stanju otkriti planete različitih veličina u orbiti oko drugih zvijezda. SIM Lite nedavno je prošao dvostruko slijepo istraživanje provedeno od strane četiri odvojena tima koji su potvrdili da će SIM-tehnologija omogućiti otkrivanje planeta Zemlje-mase među sustavima s više planeta, tako što će imati mogućnost mjerenja mase planeta različitih veličina do onoliko niskih zemlja mase.
"Uz nekoliko iznimaka, sve planete o kojima znamo otkrivene su metodom koja se zove radijalna brzina," rekao je Edberg, "gdje gledamo periodično kretanje zvijezde koja nam se približava i odmiče od nas redovito. Ali kad napravite takva mjerenja, kada nemate druge podatke, ne znate orijentaciju orbite planeta u odnosu na zvijezdu ili masu zvijezde ili planeta. "
S najtoplijim zvijezdama, radijalna brzina se ne može upotrijebiti za traženje planeta. Ali SIM Lite moći će vidjeti zvijezde jasne u dijagramu, od najsjajnijih do najzgodnijih zvijezda.
"Do sada nismo pronašli nijedan drugi planet veličine Zemlje", rekao je Edberg. (Pogledajte naš članak od 19.1.2009. O planeti koja bi mogla biti 1,4 puta veća od Zemljine mase.) „Dakle, pronalazak Zemljinih analoga oko zvijezda poput sunca zaista je veliki cilj.“
"To je veliki upitnik na drugim planetima o kojima sada znamo - vjerujem da znamo samo oko 10% mase ekstrasolarnih planeta", rekao je Edberg.
Drugi program pretraživanja planeta, nazvan "širokim istraživanjem", istražit će otprilike 2000 zvijezda u našoj galaksiji kako bi se utvrdio planeti rasprostranjenosti veličine Neptuna i veće.
SIM će se također koristiti za mjerenje veličina zvijezda, kao i udaljenosti zvijezda, a biti će u mogućnosti to učiniti nekoliko stotina puta preciznije nego što je ranije moguće. SIM Lite će također mjeriti gibanje obližnjih galaksija, u većini slučajeva, prvi put. Ova će mjerenja pomoći u pružanju prvih mjerenja ukupnih masa pojedinih galaksija. Sve će to omogućiti znanstvenicima da procijene raspodjelu tamne materije u našoj galaksiji i svemiru.
"Tamna materija poznata je po gravitacijskim utjecajima", rekao je Edberg. "Ne čini se da komunicira s normalnom materijom onako kako je mi znamo. Da bismo dobili više traga o tome, želimo znati gdje je. "
SIM se mjeri na dvije različite ljestvice. Jedna je unutar Galaksije Mliječnog Puta, vrši mjerenje zvijezda i kuglastih klastera, te vrši mjerenja zvijezda isječenih iz manjih galaksija koje kruže oko Mliječne staze.
"Možemo napraviti masovni model naše galaksije i saznati gdje je ta masa, uključujući i ono što mora biti puno tamne materije", rekao je Edberg. "Kad napravimo mjerenja kako se naša galaksija rotira, ustanovit ćete da se ona okreće poput krute tvari. Umjesto da bude Keplerian, gdje mislite da će Merkur oko Sunca brže koračati od Plutona, iz cijele točke galaksije što bliže središtu, izvan sunčeve daljine, Mliječni put se okreće kao da je čvrst tijelo. To nije čvrsto tijelo, ali to znači da mora imati gustoću koja je konstantna cijelim putem, a to znači da ima puno više materije nego što je možemo vidjeti. "
"Još jedna stvar koju bismo željeli znati je koncentracija tamne tvari u klasteru galaksija", nastavio je Edberg. "Mliječni put je dio Lokalne grupe galaksija, a SIM ima mogućnost mjerenja zvijezda unutar pojedinih galaksija, što zauzvrat može biti modelirano da nam kaže gdje je tamna tvar unutar Lokalne grupe. Ovo je vrhunska ruba. Ovo je jedna od velikih misterija trenutno u astrofizici i kozmologiji. "
Dodatni solarni planeti i tamna energija mogu se činiti kao dvije potpuno različite stvari koje jedna svemirska letjelica traži, ali Edberg je rekao da je to primjer kako je sve povezano.
„Da bismo dobili planetarne mase, moramo znati mase matičnih zvijezda“, rekao je. „SIM će mjeriti zvijezde, posebno binarne zvijezde, i određivati mase zvijezda za najrazličitije vrste zvijezda i biti u mogućnosti procijeniti veličine planeta koje uzrokuju refleksno gibanje. Da bismo izvršili mjerenja i zbog toga što će se zvijezde s planetama raspršiti po nebu, moramo imati mrežu zvijezda koje su fiksne točke da bi nam donijele širinu i dužinu, da tako kažemo. Ako točno znate gdje su St. Louis i Los Angeles, onda je puno lakše trojemati gdje su stvari između njih. Moramo to raditi na sve strane, i to svezati zvijezdama, a SIM to može i učiniti. To su temeljna pitanja na koja ne znamo odgovore, ali SIM će nam pomoći da pronađemo odgovore. "
Dakle, SIM Lite će pretraživati iz našeg susjedstva do ruba svemira.
Kakav je status ove buduće svemirske letjelice?
"Trenutno smo na čekanju", rekao je Edberg. „Nedavno smo prošli dvostruko slijepi test kako bismo pokazali da SIM može pronaći planete slične Zemlji u sustavima koji imaju više planeta. Na SIM-u je također podvrgnut desetogodišnji pregled kako bi se zaključilo da astronomska znanstvena zajednica mora imati misiju poput SIM-a da enormno ojača temelje. "
Vodi se tehnički rad na pripremi za izgradnju stvarnih instrumenata, ali NASA zbog proračunskih razloga nije odredila datum pokretanja. "Mislimo da bismo mogli biti spremni za pokretanje do 2015., kad NASA dobije napredak," rekao je Edberg, "a napredak ovisi o desetogodišnjem pregledu, a izvješća bi trebala biti objavljena za oko godinu dana."
SIM Lite pružio bi potpuno novu mogućnost mjerenja u astronomiji. Njeni će rezultati vjerojatno stajati sami od sebe, ujedno nadopunjujući mogućnosti našeg trenutnog, kao i ostalih planiranih budućih svemirskih opservatorija.
Za više informacija o SIM pogledajte web stranicu misije.
