Dvě z nejžhavějších a nejpřitažlivějších témat v současnosti a vesmíru jsou: 1.) exoplanety - planety obíhající jiné hvězdy - a 2.) temná hmota - neznámé věci, které zdánlivě tvoří značnou část našeho vesmíru. V současné době se vyvíjí kosmická loď, která by mohla pomoci odpovědět na naše otázky o tom, zda tam opravdu jsou jiné planety podobné Zemi, a také poskytnout vodítko k povaze temné hmoty. Kosmická loď se jmenuje SIM - Space Interferometry Mission. "Budeme hledat další Země kolem jiných hvězd," řekl Stephen Edberg, systémový vědec pro misi, "a provedením přesných měření hmotností galaxií bychom měli být schopni měřit i temnou hmotu."
Poslouchejte 20. ledna 2009 „365 dní astronomie“ Podcast a můj rozhovor se Stevem Edbergem a / nebo si přečtěte více o misi SIM Lite níže!
Koncept této mise již nějakou dobu existuje a koncept se časem měnil, přičemž dalekohled procházel různými inkarnacemi. V současné době se mise nazývá SIM Lite, protože samotná kosmická loď se zmenšila, ale zrcátka pro interferometr se zvětšila.
Zatímco interferometrie na rádiových vlnových délkách je prováděna více než 50 let, optická interferometrie dozrála teprve nedávno. Optická interferometrie kombinuje světlo několika dalekohledů jako jediný mnohem větší dalekohled. SIM Lite bude mít dva senzory hvězdicových interferometrů s viditelnou vlnovou délkou - stejně jako další pokročilé detektory, které společně vytvoří extrémně citlivý dalekohled obíhající mimo zemskou atmosféru.
"Jsou to nástroje, které dokážou měřit polohy na obloze téměř neuvěřitelnou přesností," řekl Edberg. "Envision Buzz Aldrin stojící na Měsíci." Předstírejte, že drží nikl mezi palcem a ukazováčkem. SIM může měřit tloušťku tohoto niklu, jak jej vidí někdo, kdo stojí na povrchu Země. To je jedna mikrosvalová sekunda, velmi malý zlomek oblohy. “ Podívejte se na video znázorňující toto - (je nutný Quicktime)
Mají-li schopnost provádět podobné měření pomocí SIM, bude možné odvodit přítomnost planet ve vzdálenosti asi 30 světelných let od Země a tyto planety mohou být stejně malé a nízké hmotnosti jako Země. Od nynějška tým SIM předpokládá studování mezi 65 a 100 hvězdami v průběhu pětileté mise, hledáním analogů Země, planet zhruba stejné hmotnosti jako Země obíhající jejich hvězdy v obyvatelné zóně, kde by mohla existovat tekutá voda.
Například SIM Lite by dokázala detekovat obyvatelnou planetu kolem hvězdy 40 Eridani A, 16 světelných let daleko, známou fanouškům televizního seriálu „Star Trek“ jako umístění domovské planety pana Spocka, Vulcana . Podívejte se na film zobrazující tuto možnou detekci - (je třeba QuickTime).
SIM nebude detekovat planetu přímo, ale detekováním pohybu, který způsobí v mateřské hvězdě. "Je to obtížný úkol, není pochyb," řekl Edberg, "ale komplikuje se to na základě toho, co vidíme s naší vlastní sluneční soustavou a co jsme viděli v jiných planetárních systémech." Víme, že existují jiné systémy, které mají více než jednu planetu. Měření může zmást více planet. “
SIM karta by však měla být schopna detekovat planety různých velikostí obíhající kolem jiných hvězd. SIM Lite nedávno prošel dvojitou slepou studií provedenou čtyřmi samostatnými týmy, které potvrdily, že technologie SIM umožní detekci planet Země-hmota mezi systémy s více planetami tím, že má schopnost měřit hmotu planet různých velikostí až na nejnižší úroveň Hmota Země.
"Až na několik výjimek byly všechny planety, o kterých víme, detekovány pomocí metody zvané radiální rychlost," řekl Edberg, "kde se díváme na periodický pohyb hvězdy, která k nám přichází a pravidelně se od nás vzdáluje." Ale když provedete měření takhle, když nemáte žádné další informace, neznáte orientaci orbity planet s ohledem na hvězdu nebo hmotu hvězdy ani planety. “
S nejžhavějšími hvězdami nelze radiální rychlost použít k hledání planet. Ale SIM Lite se bude moci dívat na hvězdy jasné v diagramu od nejchladnějších po nejžhavější hvězdy.
"Zatím jsme nenašli žádné jiné planety Země," řekl Edberg. (Viz náš článek z 1. 19. 2009 o planetě, která by mohla být 1,4krát větší než Země.) „Takže nalezení analogů Země kolem hvězd, jako je slunce, je opravdu velkým cílem.“
"Je to velký otazník na ostatních planetách, o kterých víme teď - věřím, že víme jen asi 10% hmot extrasolárních planet," řekl Edberg.
Druhý program pro vyhledávání planet, nazvaný „široký průzkum“, bude v naší galaxii sondovat zhruba 2 000 hvězd, aby určil prevalenční planety velikosti Neptunu a větší.
SIM bude také použita k měření velikosti hvězd, stejně jako vzdáleností hvězd, a bude schopna tak učinit několik stokrát přesněji, než bylo dříve možné. SIM Lite bude ve většině případů také poprvé měřit pohyb blízkých galaxií. Tato měření pomohou zajistit první měření celkové hmotnosti jednotlivých galaxií. To vše umožní vědcům odhadnout distribuci temné hmoty v naší vlastní galaxii a ve vesmíru.
"Temná hmota je známá svými gravitačními vlivy," řekl Edberg. "Nezdá se, že by interagoval s normální hmotou, jak ji známe." Chceme-li získat další vodítka, chceme vědět, kde to je. “
SIM bude měřit na dvou různých stupních. Jeden je uvnitř Galaxie Mléčná dráha, která provádí měření hvězd a kulových hvězdokup a provádí měření hvězd, které byly vytrženy z menších galaxií, které obíhají Mléčnou dráhu.
"Můžeme udělat hromadný model naší galaxie a zjistit, kde je tato hmota, včetně toho, co musí být hodně temné hmoty," řekl Edberg. "Když provedeme měření toho, jak se naše galaxie otáčí, zjistíte, že se točí jako pevná látka." Namísto toho, aby byl Keplerian, kde si myslíte, že Merkur obíhá kolem Slunce rychleji než Pluto, z celé cesty uvnitř galaxie co nejblíže jak můžeme měřit do středu, až za sluneční vzdálenost, se Mléčná dráha otáčí, jako by byla pevná tělo. Nejde o pevné tělo, ale to znamená, že musí mít hustotu, která je po celou dobu konstantní a to znamená, že je mnohem více hmoty, než můžeme vidět. “
"Další věc, kterou bychom chtěli vědět, je koncentrace temné hmoty ve shluku galaxií," pokračoval Edberg. „Mléčná dráha je součástí místní skupiny galaxií a SIM má schopnost měřit hvězdy v jednotlivých galaxiích, což může být modelováno, aby nám řeklo, kde je temná hmota uvnitř místní skupiny. To je špičková. Toto je jedno z velkých tajemství právě teď v astrofyzice a kosmologii. “
Extra sluneční planety a temná energie se mohou pro jednu kosmickou loď vypadat jako dvě zcela odlišné věci, ale Edberg řekl, že to je příklad toho, jak je vše svázáno dohromady.
"K získání hmotností planety potřebujeme znát hmotnosti mateřských hvězd," řekl. „SIM provede měření hvězd, zejména binárních hvězd, a určí množství hvězd pro širokou škálu typů hvězd a bude schopna odhadnout velikosti planet, které způsobují reflexní pohyb. Abychom provedli měření a protože hvězdy s planetami budou rozptýleny po obloze, potřebujeme mít mřížku hvězd, které jsou pevnými body, abychom nám dali zeměpisnou šířku a délku. Pokud přesně víte, kde jsou St. Louis a Los Angeles, pak je mnohem snazší odhadnout, kde jsou věci mezi nimi. Musíme to dělat všude po obloze a dělat to, že to spojíme s hvězdami a SIM to dokáže. To jsou základní otázky, na které neznáme odpovědi, ale SIM nám pomůže najít odpovědi. “
Takže SIM Lite bude hledat z našeho sousedství až na okraj vesmíru.
Jaký je stav této budoucí kosmické lodi?
"Právě jsme pozastaveni," řekl Edberg. „Nedávno jsme prošli testem dvojitého slepého pokusu, abychom ukázali, že SIM dokáže najít planety podobné Zemi v systémech, které mají více planet. SIM také prochází dekadálním přezkumem, aby se zjistilo, že astronomická vědecká komunita potřebuje misi jako SIM, aby nesmírně posílila základy. “
Probíhá technická práce na přípravě na vytvoření skutečných nástrojů, ale z rozpočtových důvodů NASA nestanovila datum zahájení. "Myslíme si, že bychom mohli být připraveni zahájit do roku 2015, jakmile se dostaneme do budoucnosti od NASA," řekl Edberg, "a postup do budoucna závisí na dekadálním přezkumu a zprávy by měly být vydány zhruba za rok."
SIM Lite by poskytla zcela nové možnosti měření v astronomii. Její zjištění by pravděpodobně stála sama o sobě, zatímco by doplňovala schopnosti našich současných i dalších plánovaných budoucích vesmírných observatoří.
Další informace o kartě SIM naleznete na webových stránkách mise.
