Две от най-горещите и най-ангажиращи теми в космоса и астрономията в наши дни са 1.) екзопланети - планети, обикалящи около други звезди - и 2.) тъмна материя - онова непознато, което на пръв поглед представлява значителна част от нашата Вселена. В момента има разработен космически кораб, който може да помогне да отговорим на въпросите ни дали наистина има други подобни на Земята планети, както и да даде улики за природата на тъмната материя. Космическият кораб се нарича SIM - космическата интерферометрична мисия. "Ще търсим други Земи около други звезди", казва Стивън Едбърг, системен учен за мисията, "и като правим точни измервания на масата на галактиките, ние също ще можем да измерваме тъмната материя."
Чуйте подкаста „365 дни на астрономията“ от 20 януари 2009 г. и интервюто ми със Стив Едбърг, и / или прочетете повече за мисията на SIM Lite по-долу!
Концепцията за тази мисия съществува от известно време и концепцията се променя с течение на времето, като телескопът преминава през различни прераждания. В момента мисията се нарича SIM Lite, тъй като самия космически кораб е станал по-малък, но огледалата за интерферометъра са станали по-големи.
Докато интерферометрията при радиовълни се прави повече от 50 години, оптичната интерферометрия е узряла едва наскоро. Оптичната интерферометрия комбинира светлината на множество телескопи, за да се представи като един, много по-голям телескоп. SIM Lite ще разполага с два сензорни интерферометрични сензора с видима дължина на вълната - както и други усъвършенствани детектори, които ще работят заедно, за да създадат изключително чувствителен телескоп, орбитиращ извън земната атмосфера.
„Това са инструменти, които могат да измерват позициите в небето до почти невероятна точност“, каза Едберг. - Предвиждам Бъз Олдрин да стои на луната. Престорете се, че държи никел между палеца и показалеца. SIM може да измерва дебелината на този никел, както се вижда от някой, който стои на повърхността на Земята. Това е една микро дъга втора, много малка част от небето. " Гледайте видео, изобразяващо това - (необходимо е Quicktime)
Имайки възможност да правите измервания като SIM, ще бъде възможно да се заключи наличието на планети в рамките на около 30 светлинни години от Земята и тези планети могат да бъдат толкова малки и с малка маса, колкото Земята. Досега екипът на SIM предвижда да проучи между 65 и 100 звезди за петгодишна мисия, търсейки земни аналози, планети с приблизително същата маса като Земята, обикаляща около орбитите им в обитаемата зона, където може да съществува течна вода.
Така например SIM Lite ще може да открие обитаема планета около звездата 40 Еридани А, на 16 светлинни години, известна на феновете на телевизионния сериал „Звезден път“ като местоположението на родната планета на господин Спок, Вулкан , Вижте филм, изобразяващ това възможно откриване - (необходимо е QuickTime).
SIM няма да открие директно планета, но чрез откриване на движението, което предизвиква в родителската звезда. „Това е трудна задача, няма въпрос“, казва Едберг, „но се усложнява въз основа на това, което виждаме със собствената ни слънчева система и това, което сме виждали в други планетарни системи. Знаем, че има други системи, които имат повече от една планета. Множество планети могат да объркат измерванията. "
Но SIM трябва да бъде в състояние да открие различните по размер планети, обикалящи около други звезди. Наскоро SIM Lite премина двойно сляпо проучване, проведено от четири отделни екипа, които потвърдиха, че технологията на SIM ще позволи откриването на планети земна маса сред многопланетни системи, като има възможност да измерва масата на планетите с различен размер, до толкова Земята маса.
„С няколко изключения всички планети, за които знаем, бяха открити с помощта на метод, наречен радиална скорост“, казва Едберг, „където разглеждаме периодичното движение на звездата, която идва към нас и се отдалечава от нас редовно. Но когато правите измервания по този начин, когато нямате друга информация, не знаете ориентацията на орбитата на планетите спрямо звездата или масата нито на звездата, нито на планетата. "
С най-горещите звезди радиалната скорост не може да се използва за търсене на планети. Но SIM Lite ще може да гледа звезди, чисти по диаграмата от най-готините до най-горещите звезди.
„Досега не сме открили други планети с размер на Земята“, каза Едберг. (Вижте нашата статия от 19.01.2009 г. за планета, която е възможно да е 1,4 пъти по-голяма от масата на Земята.) „Така че намирането на земни аналози около звезди като слънцето е наистина голямата цел.“
„Това е голям въпрос за другите планети, за които знаем сега - вярвам, че знаем само около 10% от масата на извънзоларни планети“, каза Едберг.
Втора програма за търсене на планетата, наречена „широко проучване“, ще проучи приблизително 2 000 звезди в нашата галактика, за да определи планетите за разпространение с размерите на Нептун и по-големи.
SIM също ще се използва за измерване на размерите на звездите, както и разстоянията на звездите и ще може да направи това няколкостотин пъти по-точно, отколкото е възможно преди. SIM Lite ще измерва и движението на близките галактики в повечето случаи за първи път. Тези измервания ще помогнат за осигуряване на първите измервания на общата маса на отделните галактики. Всичко това ще даде възможност на учените да оценят разпределението на тъмната материя в нашата собствена галактика и Вселената.
„Тъмната материя е известна с гравитационните си влияния“, казва Едберг. „Не изглежда да взаимодейства с нормалната материя, както я познаваме. За да получим повече улики по въпроса, искаме да знаем къде е. “
SIM ще измерва на две различни скали. Единият е в галактиката Млечен път, като прави измервания на звезди и кълбовидни клъстери и прави измервания на звезди, които са изтръгнати от по-малки галактики, които обикалят около Млечния път.
„Можем да направим масов модел на нашата галактика и да разберем къде е тази маса, включително това, което трябва да бъде много тъмна материя“, каза Едберг. „Когато правим измервания как се върти нашата галактика, откривате, че тя се върти като твърдо вещество. Вместо да бъдете Кеплериан, където мислите, че Меркурий ще заобиколи Слънцето по-бързо от Плутон, от цялата точка на галактиката възможно най-близо до центъра, отвъд далечината на Слънцето, Млечният път се върти, сякаш е твърд тяло. Това не е твърдо тяло, но това означава, че трябва да има плътност, която е постоянна през целия път и това означава, че има много повече материя, отколкото можем да видим. "
„Друго, което бихме искали да знаем, е концентрацията на тъмна материя в струпване на галактики“, продължи Едберг. „Млечният път е част от Местната група галактики и SIM има възможност да измерва звезди в отделните галактики, което от своя страна може да бъде моделирано да ни каже къде е тъмната материя в Местната група. Това е най-новото. Това е една от големите мистерии в момента в астрофизиката и космологията. "
Допълнителните слънчеви планети и тъмната енергия може да изглеждат като две напълно различни неща, за да се търси един космически кораб, но Едберг каза, че това е пример за това как всичко е обвързано заедно.
„За да получим планетни маси, трябва да познаваме масите на родителските звезди“, каза той. „SIM ще направи измервания на звезди, по-специално бинарни звезди, и ще определи масите на звезди за голямо разнообразие от звездни типове и ще може да оцени размерите на планетите, които причиняват рефлекторното движение. За да направим измерванията и понеже звездите с планети ще се разпръснат по небето, трябва да имаме мрежа от звезди, които са фиксираните точки, за да ни дадат ширина и дължина, така да се каже. Ако знаете точно къде са Сейнт Луис и Лос Анджелис, тогава е много по-лесно да триангюлирате къде са нещата между тях. Трябва да направим това по цялото небе и за да го свържем до звездите и SIM може да го направи. Това са основни въпроси, на които не знаем отговорите, но SIM ще ни помогне да намерим отговорите. "
Така че SIM Lite ще търси от нашия квартал до края на Вселената.
Какъв е състоянието на този бъдещ космически кораб?
"В момента сме в задържане", каза Едберг. „Наскоро преминахме теста за двойно сляпо, за да покажем, че SIM може да открие подобни на Земята планети в системи с множество планети. SIM също е подложен на десетилетен преглед, за да направи така, че астрономическата научна общност трябва да има мисия като SIM, за да укрепи неимоверно основите. “
Провежда се техническа работа за подготовка за изграждането на действителните инструменти, но поради бюджетни причини НАСА не е определила дата на стартиране. "Смятаме, че бихме могли да бъдем готови да стартираме до 2015 г., след като получим напредък от НАСА," каза Едберг, "а напредъкът зависи от десетилетия преглед, а докладите трябва да излязат след около година."
SIM Lite ще осигури изцяло нова възможност за измерване в астрономията. Неговите открития вероятно ще останат твърдо самостоятелни, като същевременно комплиментират възможностите на настоящите ни, както и на други планирани бъдещи космически обсерватории.
За повече информация относно SIM вижте уебсайта на мисията.
