To av de hotteste og mest engasjerende temaene i rom og astronomi i disse dager er 1.) eksoplaneter - planeter som kretser rundt andre stjerner - og 2.) mørk materie - det ukjente ting som tilsynelatende utgjør en betydelig del av universet vårt. Det er et romfartøy som er under utvikling som kan hjelpe deg med å svare på spørsmålene våre om det virkelig er andre jordlignende planeter der ute, samt gi ledetråder til arten av mørk materie. Romfartøyet kalles SIM - Space Interferometry Mission. "Vi ser etter andre jordarter rundt andre stjerner," sa Stephen Edberg, systemforsker for oppdraget, "og ved å gjøre nøyaktige massemålinger av galakser, bør vi også kunne måle mørk materie."
Hør 20. januar 2009 “365 Days of Astronomy” Podcast og mitt intervju med Steve Edberg, og / eller les mer om SIM Lite-oppdraget nedenfor!
Konseptet for dette oppdraget har eksistert en stund, og konseptet har endret seg over tid, med teleskopet som gikk gjennom forskjellige inkarnasjoner. For øyeblikket kalles oppdraget SIM Lite, ettersom selve romfartøyet har blitt mindre, men speilene for interferometeret har blitt større.
Mens interferometri ved radiobølgelengder har blitt gjort i over 50 år, har optisk interferometri først modnet den siste tiden. Optisk interferometri kombinerer lyset fra flere teleskoper for å fungere som et enkelt, mye større teleskop. SIM Lite vil ha to synlige bølgelengde stjerners interferometer sensorer - i tillegg til andre avanserte detektorer, som vil arbeide sammen for å skape et ekstremt følsomt teleskop, som går i bane utenfor jordas atmosfære.
"Dette er instrumenter som kan måle posisjoner på himmelen til nesten utrolig nøyaktighet," sa Edberg. ”Se for deg Buzz Aldrin som står på månen. Lat som om han holder et nikkel mellom tommel og pekefinger. SIM kan måle tykkelsen på nikkelen sett av noen som står på jordoverflaten. Det er ett mikrobue sekund, en veldig liten brøkdel av himmelen. ” Se en video som viser dette - (Quicktime er nødvendig)
Når du har muligheten til å foreta målinger slik med SIM, vil det være mulig å utlede tilstedeværelsen av planeter innen omtrent 30 lysår fra Jorden, og planetene kan være like liten og lav masse som Jorden. Per nå regner SIM-teamet med å studere mellom 65 og 100 stjerner i løpet av et fem år langt oppdrag, og leter etter jordanaloger, planeter omtrent den samme massen som Jorden kretser rundt stjernene sine i den beboelige sonen, der flytende vann kunne eksistere.
Så for eksempel ville SIM Lite kunne oppdage en beboelig planet rundt stjernen 40 Eridani A, 16 lysår unna, kjent for fans av TV-serien “Star Trek” som stedet for Mr. Spocks hjemmeplanet, Vulcan . Se en film som viser denne mulige gjenkjenningen - (QuickTime er nødvendig).
SIM vil ikke oppdage en planet direkte, men ved å oppdage bevegelsen den forårsaker i overordnet stjerne. "Det er en vanskelig oppgave, det er ikke noe spørsmål," sa Edberg, "men det blir komplisert, basert på hva vi ser med vårt eget solsystem og hva vi har sett i andre planetariske systemer. Vi vet at det er andre systemer der ute som har mer enn en planet. Flere planeter kan forvirre målingene. ”
Men SIM skal være i stand til å oppdage planeter av forskjellig størrelse som går i bane rundt andre stjerner. SIM Lite har nylig bestått en dobbeltblind studie utført av fire separate team som bekreftet at SIM-teknologien vil tillate deteksjon av jordmasseplaneter blant systemer med flere planter, ved å ha muligheten til å måle massen til planeter av forskjellig størrelse, til så lav Earth-masse.
"Med noen få unntak ble alle planetene vi kjenner til oppdaget ved hjelp av en metode som kalles radiell hastighet," sa Edberg, "der vi ser på den periodiske bevegelsen til stjernen som kommer mot oss og beveger seg bort fra oss med jevne mellomrom. Men når du foretar målinger som dette, når du ikke har annen informasjon, vet du ikke retningen til planetenes bane med hensyn til stjernen, eller massen til verken stjernen eller planeten. "
Med de hotteste stjernene kan ikke radial hastighet brukes til å lete etter planeter. Men SIM Lite vil kunne se på stjerner klare over diagrammet fra de kuleste til de hotteste stjernene.
"Så langt har vi ikke funnet andre planeter på jordstørrelsen," sa Edberg. (Se vår artikkel fra 1/19/2009 om en planet som muligens kan være 1,4 ganger jordens masse.) "Så å finne jordanaloger rundt stjerner som solen er virkelig det store målet."
"Det er et stort spørsmålstegn i de andre planetene vi vet om nå - jeg tror vi bare vet om 10% av massene av ekstrasolare planeter," sa Edberg.
Et annet søkeprogram for planeten, kalt "den brede undersøkelsen", vil undersøke omtrent 2000 stjerner i vår galakse for å bestemme utbredelsesplanene på størrelse med Neptun og større.
SIM vil også bli brukt til å måle størrelsen på stjerner, så vel som avstander til stjerner, og kunne gjøre det flere hundre ganger mer nøyaktig enn tidligere mulig. SIM Lite vil også måle bevegelsen til nærliggende galakser, i de fleste tilfeller, for første gang. Disse målingene vil bidra til å gi de første totale massemålingene av individuelle galakser. Alt dette vil gjøre det mulig for forskere å estimere fordelingen av mørk materie i vår egen galakse og universet.
"Mørk materie er kjent for sine gravitasjonspåvirkninger," sa Edberg. "Det ser ikke ut til å samhandle med normal materie slik vi kjenner det. For å få flere ledetråder på det, ønsker vi å vite hvor det er. ”
SIM vil måle på to forskjellige skalaer. Den ene er i Melkeveis galaksen, gjør målinger av stjerner og kuleklynger, og gjør målinger av stjerner som har blitt revet ut av mindre galakser som går i bane rundt Melkeveien.
"Vi kan gjøre massemodell av galaksen vår og finne ut hvor den massen er, inkludert hva som må være mye mørk materie," sa Edberg. “Når vi gjør målinger av hvordan galaksen vår roterer, finner du ut at den roterer som et fast stoff. I stedet for å være Keplerian, der du tenker på at Merkur skal gå rundt solen raskere enn Pluto, fra hele veien inne i galaksen så nær vi kan måle oss til sentrum, ut til utenfor solens avstand, roterer Melkeveien som om den er en solid kropp. Det er ikke en solid kropp, men det betyr at den må ha en tetthet som er konstant hele veien, og det betyr at det er mye mer materie enn vi kan se. "
"En annen ting vi ønsker å vite er konsentrasjonen av mørk materie i klyngen av galakser," fortsatte Edberg. "Melkeveien er en del av den lokale gruppen av galakser, og SIM har muligheten til å måle stjerner i de enkelte galakser, som igjen kan modelleres for å fortelle oss hvor den mørke saken er i den lokale gruppen. Dette er banebrytende. Dette er et av de store mysteriene akkurat nå innen astrofysikk og kosmologi. ”
Ekstra solplaneter og mørk energi kan virke som to helt forskjellige ting for ett romfartøy å se etter, men Edberg sa at dette er et eksempel på hvordan alt er bundet sammen.
"For å få planetmasser trenger vi å kjenne massene til foreldrenes stjerner," sa han. “SIM vil gjøre målinger av stjerner, spesielt binære stjerner, og bestemme massene av stjerner for en lang rekke stjernetyper, og kunne estimere størrelsene på planetene som forårsaker refleksbevegelsen. For å gjøre målingene, og fordi stjerner med planeter kommer til å være spredt rundt himmelen, må vi ha et rutenett av stjerner som er de faste punktene for å gi oss breddegrad og lengdegrad, for å si det slik. Hvis du vet nøyaktig hvor St. Louis og Los Angeles er, så er det mye lettere å trekke sammen hvor ting mellom dem er. Vi trenger å gjøre dette rundt himmelen, og for å gjøre det knytter vi det til stjernene, og SIM kan gjøre det. Dette er grunnleggende spørsmål som vi ikke vet svarene på, men SIM vil hjelpe oss med å finne svarene. "
Så, SIM Lite vil søke fra vårt nærområde til kanten av universet.
Hva er statusen til dette fremtidige romfartøyet?
"Vi er på vent akkurat nå," sa Edberg. Vi har nylig bestått dobbelblindtesten for å vise at SIM kan finne jordlignende planeter i systemer som har flere planeter. SIM gjennomgår også en decadal gjennomgang for å gjøre saken gjeldende for at det astronomiske vitenskapssamfunnet må ha et oppdrag som SIM for å styrke fundamentene enormt. ”
Det arbeides teknisk med å forberede seg på å bygge de faktiske instrumentene, men av budsjettmessige årsaker har ikke NASA satt noen lanseringsdato. "Vi tror vi kan være klare til å lansere innen 2015 når vi får klarsignalet fra NASA," sa Edberg, "og fremtiden avhenger av dekadalsgjennomgangen, og rapportene bør være ute om et år."
SIM Lite ville gi en helt ny måleevne innen astronomi. Funnene vil sannsynligvis stå solidt på egen hånd, samtidig som de komplimenterer evnene til vår nåværende, så vel som andre planlagte fremtidige romobservatorier.
For mer informasjon om SIM, sjekk ut misjonsnettstedet.
