Nota editorilor - Jurnalistul științific și autorul Bruce Dorminey a vorbit cu doi oameni de știință ai NASA despre posibilitatea montării unui telescop pe o navă spațială pentru o misiune a planetelor exterioare.
Poluarea ușoară în sistemul nostru solar interior, atât de strălucirea din apropiere a Soarelui, cât și de strălucirea zodiacală nebunească de la praf, care se depășește în centura asteroidului, a îndurat mult timp cosmologii în căutarea unei abordări mai clare asupra Universului timpuriu.
Dar o echipă de la NASA, JPL și Caltech a studiat posibilitatea de a atinge un telescop optic la o navă spațială de sondaj, într-o misiune către sistemul solar exterior.
Ieșind din Huda Purpură Poluată a Sistemului nostru interior
Ideea este să folosiți telescopul optic în faza de croazieră pentru a obține un mâner mai bun la lumina extragalactică de fundal; adică lumina de fundal optică combinată din toate sursele din Univers. Aceștia preconizează utilitatea telescopului pentru a da drumul în aproximativ 5 unități astronomice (UA), aproximativ distanța de pe orbita lui Jupiter. Echipa dorește apoi să coreleze datele lor cu observații bazate pe sol.
Unul dintre obiective este să arunce lumină asupra epocii reionizării timpurii a universului. Reionizarea se referă la momentul în care radiațiile ultraviolete (UV) din primele stele ale universului au ionizat mediul intergalactic (IGM) prin dezbrăcarea electronilor din atomii sau moleculele gazoase ale IGM. Se consideră că această perioadă de reionizare a avut loc nu mai târziu de 450 de milioane de ani după Big Bang.
ZEBRA, Zodiacal dust, Extragalactic Background and Reionization Apparatus, este un concept NASA JPL care solicită un telescop de 40 de milioane de dolari alcătuit din trei instrumente optice / cu infraroșu aproape; format dintr-un mapper cu câmp lat de 3 cm și un imager cu rezoluție înaltă de 15 cm. Cu toate acestea, NASA nu a selectat încă propunerea ZEBRA pentru una dintre misiunile sale.
Dar pentru a afla mai multe, am discutat cu cosmologul ZEBRA Concept și cosmologul instrument Jamie Bock și cu astronomul Charles Beichman, ambii din NASA JPL și Caltech.
Dorminey: Ce este lumina zodiacală?
Beichman: Este o sursă strălucitoare de lumină difuză în propriul nostru sistem solar din boabele de praf care emit pentru că au fost încălzite de soare și radiază de la sine
sau reflectă lumina soarelui. Dacă ieșiți pe o lumină întunecată de lună, foarte limpede, puteți vedea banda din această pulbere. Urmează planul eclipticii. Acest praf provine în cea mai mare parte din materialul din centura de asteroizi, care se produce în particule mici după o coliziune mare.
Dorminey: Ce ar trece peste acest praf zodiacal pentru observații?
Beichman: Imaginați-vă că vă aflați în bazinul din Los Angeles și veți obține tot acest smog și ceata și doriți să măsurați cât de limpede este aerul din Palm Springs. Trebuie să fiți în măsură să scăpați întreaga ceață între aici și acolo și nu există nici o modalitate de a o face cu exactitate. Trebuie să alungați din bazin pentru a ieși din smog.
Dorminey: Cum ar ajuta acest lucru în studierea acestui fond extragalactic?
Bock: Lumina de fundal extragalactică (EBL) măsoară densitatea totală de energie a luminii care vine din afara galaxiei noastre. Această lumină oferă suma energiei produse de stele și galaxii și de orice alte surse, de-a lungul istoriei timpului cosmic. Fundalul total poate fi utilizat pentru a verifica dacă înțelegem corect istoricul formării galaxiilor. Ne așteptăm ca o componentă a luminii de fundal de la primele stele să aibă un spectru distinct care atinge vârfurile în infraroșu aproape; acest lucru ne poate spune cât de strălucitoare și cât de lungă a fost epoca când s-au format primele stele. Din păcate, lumina zodiacală este mult mai strălucitoare decât acest fundal. Mergând însă pe orbita lui Jupiter, lumina zodiacală este de 30 de ori mai slabă decât pe Pământ, iar pe orbita lui Saturn este de 100 de ori mai slabă.
Dorminey: Ar trebui să faceți autostopul într-o misiune NASA sau ar putea fi un parteneriat cu o altă agenție spațială, cum ar fi ESA, de exemplu?
Bock: Am explorat cea mai ieftină abordare de costuri incrementale, parteneriat cu o misiune planetară NASA. Dar am putea colabora cu o altă agenție spațială. European Jupiter Icy Moons Explorer (fost JGO) concurează acum pentru următoarea lansare a misiunii clasei L la începutul anului 2020 și reprezintă o posibilitate atractivă pentru un instrument științific în fază de croazieră. Fiecare abordare vine cu un mediu de cost și parteneriat diferit.
Dorminey: Este șoferul principal al telescopului EBL care să depășească praful zodiacal sau oferă 5 avantaje de observație în ceea ce privește atingerea leșinului de mărime?
Bock: Există un avantaj de observare datorită fundalului [sistemului solar mai întunecat]. Cu un telescop atât de mic, nu încercăm să exploatăm acest beneficiu, dar viitoarele observatorii ar putea. Vom măsura luminozitatea zodiacală până la Jupiter și nu numai, iar acest lucru poate motiva observații astronomice cu telescoape în sistemul solar exterior în viitor.
Dorminey: Ce fel de provocări de legături descendente ar întâmpina?
Bock: Cerințele de date sunt poate mai mici decât ne-am putea aștepta pentru prima dată, deoarece imaginile noastre sunt obținute cu integrări lungi [observaționale] la rezoluție spațială moderată. Pentru propunerea planetară pe care am studiat-o în detaliu, volumul total de date a fost de 230 de gigabyți, aproximativ 65% din aceste date fiind returnate de la Jupiter și din Saturn. Indicările telescopului funcționează autonom.
Dorminey: Ce zici de radiațiile de la Jupiter care interferează cu optica și camerele CCD de pe telescop?
Beichman: Ceea ce ați face este să nu mai faceți observațiile EBL în timp ce vă aflați aproape de Jupiter. Problemele cu radiații sunt semnificative, așa că ai face doar observații înainte și după trecerea lui Jupiter.
Dorminey: Ce ar face instrumentele tale pentru că Telescopul spațial James Webb (JWST) al NASA nu ar fi făcut-o?
Bock: JWST va detecta probabil cele mai strălucitoare prime galaxii și, în funcție de exact modul în care s-au format galaxiile, va lipsi cea mai mare parte a radiației totale datorită contribuției multor galaxii slabe. Măsurarea fundalului extragalactic oferă radiația totală din toate galaxiile și oferă energia totală. În plus, nu avem nevoie de un telescop mare; 15 cm este suficient.
Dorminey: Ce zici de știința planetară cu telescopul?
Bock: Instrumentul nostru este specializat în efectuarea măsurătorilor de luminozitate redusă a suprafeței. Am făcut alegeri specifice de proiectare pentru a cartografia norul de praf zodiacal de la sistemul solar interior la exterior. O vedere tridimensională ne va permite să urmărim originile prafului interstelar până la comete și coliziuni de asteroizi. Știm că există obiecte cu centură Kuiper dincolo de orbita Neptunului și este probabil să existe și praf asociat cu ele.
Dorminey: Cât timp ar funcționa acest telescop?
Bock: După finalizarea observațiilor principale, cu siguranță ar fi posibil ca echipa inițială sau o parte din afară să își propună să opereze telescopul. Un caz de știință interesant este observațiile cu micro-lentile cu paralax; observații care folosesc paralaxa dintre Pământ și Saturn pentru a studia influența exo-planetelor care orbitează stelele producând un eveniment de micro-lentilare. Alte oportunități științifice includ hărți ale centurii Kuiper în infraroșu aproape; ocultări stelare de obiecte cu centură Kuiper; și cartografierea mai multor câmpuri EBL pentru comparație cu alte sondaje.
Dorminey: Cum ar putea agita primele observații ale telescopului cosmologia teoretică?
Beichman: Ori de câte ori faceți o măsurare care este un factor de o sută de ori mai bună decât înainte, veți primi întotdeauna o surpriză.
