Редакцията бележка - журналистът и автор на науката Брус Дорминей говори с двама учени от НАСА относно възможността да се монтира телескоп на космически кораб за мисия на външни планети.
Светлинното замърсяване във вътрешната ни слънчева система, както от близкото сияние на Слънцето, така и от мъглявото зодиакално сияние от прах, издигнат в астероидния пояс, отдавна стимизира космолозите, които търсят по-ясно да предприемат ранната Вселена.
Но екип от НАСА, JPL и Caltech проучва възможността да прикачи оптичен телескоп към оглед на космически кораб на мисия към външната слънчева система.
Избягвайки замърсената лилава мъгла на нашата Слънчева система
Идеята е да се използва оптичният телескоп в круизна фаза, за да се получи по-добра дръжка на екстрагалактична фонова светлина; тоест комбинираната оптична фонова светлина от всички източници във Вселената. Те предвиждат полезността на телескопа да стартира около 5 астрономически единици (АС), за разстоянието от орбитата на Юпитер. След това екипът иска да съпостави данните си с наземни наблюдения.
Една цел е да се хвърли светлина върху епохата на реионизация на ранната Вселена. Реионизацията се отнася до времето, когато ултравиолетовото (UV) лъчение от първите звезди на Вселената йонизира междугалактичната среда (IGM), като отстранява електрони от газообразните атоми на IGM. Счита се, че този период на реионизация е настъпил не по-късно от 450 милиона години след Големия взрив.
ZEBRA, зодиакалният прах, екстрагалактичен фон и реионизация, е концепция на НАСА JPL, която изисква телескоп на стойност 40 милиона долара, състоящ се от три оптични / близо инфрачервени инструменти; състоящ се от 3 см широкоъгълна карта и 15 см изображение с висока разделителна способност. Въпреки това НАСА все още не е избрала предложението на ZEBRA за една от своите мисии.
Но за да научим повече, разговаряхме с водещия и инструментален космолог ZEBRA Concept Джейми Бок и астроном Чарлз Бейчман, двамата от NASA JPL и Caltech.
Dorminey: Какво е зодиакална светлина?
Beichman: Това е ярък източник на дифузна светлина в нашата собствена слънчева система от прахови зърна, които излъчват, защото са били нагряти от слънцето и излъчват сами
или отразяват слънчевата светлина. Ако излезете на много ясна тъмна безлунна светлина, можете да видите лентата на тази светлина от този прах. Следва равнината на еклиптиката. Този прах най-вече произхожда от материал в астероидния пояс, който се натрошава на малки частици след голям сблъсък.
Dorminey: Какво би означавало преминаването на този зодиакален прах за наблюдения?
Beichman: Представете си, че седите в басейна на Лос Анджелис и имате всичкото това смогче и мъгла и искате да измерите колко чист е въздухът в Палм Спрингс. Трябва да можете да извадите цялата мараня между тук и там и просто няма как да го направите с каквато и да е точност. Трябва да изгоните от басейна, за да излезете от смога.
Dorminey: Как би помогнало това при изучаването на този екстрагалактичен фон?
Бок: Екстрагалактичната фонова светлина (EBL) измерва общата енергийна плътност на светлината, идваща извън нашата галактика. Тази светлина дава сумата от енергията, произведена от звезди и галактики и всякакви други източници, през историята на космическото време. Общият фон може да се използва за проверка дали правилно разбираме историята на образуването на галактиките. Очакваме компонент на фоновата светлина от първите звезди да има отчетлив спектър, който да достига връх в близката инфрачервена връзка; това може да ни каже колко светла и колко дълга е била епохата, когато се образували първите звезди. За съжаление, зодиакалната светлина е много по-ярка от този фон. Но като отиде на орбитата на Юпитер, зодиакалната светлина е 30 пъти по-бледа, отколкото на Земята, а в орбитата на Сатурн е 100 пъти по-бледа.
Дормини: Би ли трябвало да карате автостоп по време на мисия на НАСА или може да бъде партньорство с друга космическа агенция, като ESA например?
Бок: Ние проучваме най-евтиния подход за увеличаване на разходите, като си партнираме с планетарната мисия на НАСА. Но бихме могли да си партнираме с друга космическа агенция. Европейският разследващ лупи на Юпитер (преди това JGO) се състезава за следващото стартиране на мисията от клас L в началото на 2020 г. и е привлекателна възможност за принос на научноизследователски инструмент за круиз. Всеки подход идва с различна среда за разходи и партньорство.
Dorminey: Основният двигател на телескопа EBL е да излезе извън зодиакалния прах или 5 AU също предлага предимство за наблюдение от гледна точка на постигане на слабост?
Бок: Има предимство за наблюдение поради фона на [по-тъмна слънчева система]. С такъв малък телескоп ние не се опитваме да използваме тази полза, но бъдещите обсерватории могат. Ще измерваме зодиакалната яркост към Юпитер и извън него и това може да мотивира астрономическите наблюдения с телескопи във външната слънчева система в бъдеще.
Dorminey: Какви предизвикателства за връзката с данни ще срещнете?
Бок: Изискванията за данни са може би по-малки, отколкото може първо да се очаква, защото нашите изображения се получават с дълги [наблюдателни] интеграции при умерена пространствена разделителна способност. За планетарното предложение, което проучихме подробно, общият обем данни беше 230 гигабайта, като около 65 процента от тези данни бяха върнати от Юпитер и от Сатурн. Указанията на телескопа работят автономно.
Dorminey: Какво ще кажете за радиацията от Юпитер, която пречи на оптиката и CCD камери на телескопа?
Beichman: Това, което бихте направили, е да спрете да правите наблюдения на EBL, докато сте близо до Юпитер. Проблемите с радиацията са значителни, така че бихте направили наблюдения само преди и след преминаването на Юпитер.
Дормини: Какво биха направили инструментите ви, че планираният от НАСА космически телескоп Джеймс Уеб (JWST) не би?
Бок: JWST вероятно ще открие най-ярките първи галактики и в зависимост от това как точно са се образували галактиките, ще пропусне по-голямата част от общото излъчване поради приноса на много слаби галактики. Измерването на екстрагалактичния фон дава общата радиация от всички галактики и осигурява общата енергия. Освен това не ни трябва голям телескоп; 15 см са достатъчни.
Дормини: Ами планетарната наука с телескопа?
Бок: Нашият инструмент е специализиран в извършване на измервания с ниска яркост на повърхността. Направихме конкретни дизайнерски решения, за да картографираме облака на зодиакалния прах от вътрешната към външната слънчева система. Триизмерният изглед ще ни позволи да проследим произхода на междузвездния прах до комети и астероидни сблъсъци. Знаем, че има и обекти на пояса на Койпер отвъд орбитата на Нептун и вероятно има прах, свързан и с тях.
Дормини: Колко дълго ще функционира този телескоп?
Бок: След приключване на премиерните наблюдения със сигурност би било възможно първоначалният екип или външна страна да предложат да управлява телескопа. Един вълнуващ научен случай са паралаксни наблюдения с микрообектив; наблюдения, които използват паралакса между Земята и Сатурн, за да проучат влиянието на екзопланетите, които обикалят около орбитите на звездите, произвеждащи микрообектив. Други възможности за наука включват карти на пояса на Койпер в близост до инфрачервена връзка; звездни окултури от обекти на пояса на Койпер; и картографиране на повече EBL полета за сравнение с други проучвания.
Dorminey: Как първоначалните наблюдения на телескопа потенциално биха разклатили теоретичната космология?
Beichman: Винаги, когато правите измерване, което е коефициент сто пъти по-добро от преди, винаги получавате изненада.
