Двумя самыми горячими и наиболее интересными темами в космосе и астрономии в наши дни являются: 1) экзопланеты - планеты, вращающиеся вокруг других звезд - и 2) темная материя - это неизвестное вещество, которое, по-видимому, составляет значительную часть нашей вселенной. В настоящее время разрабатывается космический корабль, который может помочь ответить на наши вопросы о том, существуют ли на самом деле другие планеты, подобные Земле, а также дать представление о природе темной материи. Космический аппарат называется SIM - космическая интерферометрическая миссия. «Мы будем искать другие Земли вокруг других звезд, - сказал Стивен Эдберг, системный ученый для миссии, - и, делая точные измерения массы галактик, мы также сможем измерить темную материю».
Послушайте подкаст «365 дней астрономии» от 20 января 2009 года и мое интервью со Стивом Эдбергом и / или узнайте больше о миссии SIM Lite ниже!
Концепция этой миссии существует уже некоторое время, и концепция менялась со временем, когда телескоп проходил различные воплощения. В настоящее время миссия называется SIM Lite, поскольку сам космический корабль стал меньше, но зеркала для интерферометра стали больше.
В то время как интерферометрия на радиоволнах проводилась более 50 лет, оптическая интерферометрия только недавно стала зрелой. Оптическая интерферометрия сочетает в себе свет нескольких телескопов, чтобы работать как один, гораздо больший телескоп. SIM Lite будет иметь два датчика звездного интерферометра с видимой длиной волны, а также другие передовые детекторы, которые будут работать вместе для создания чрезвычайно чувствительного телескопа, вращающегося за пределами земной атмосферы.
«Это приборы, которые могут измерять положения на небе с почти невероятной точностью», - сказал Эдберг. «Представь, что Базз Олдрин стоит на Луне. Притворись, что он держит никель между большим и указательным пальцами. SIM-карта может измерять толщину этого никеля, если смотреть на человека, стоящего на поверхности Земли. Это одна микро-дуга-секунда, очень маленькая часть неба ». Посмотрите видео, изображающее это - (требуется Quicktime)
Имея возможность проводить такие измерения с помощью SIM, можно будет определить наличие планет в пределах 30 световых лет от Земли, и эти планеты могут быть столь же маленькими и малыми по массе, что и Земля. На данный момент команда SIM-карт ожидает изучения от 65 до 100 звезд в течение пятилетней миссии в поисках аналогов Земли, планет примерно той же массы, что и Земля, вращающихся вокруг своих звезд в обитаемой зоне, где может существовать жидкая вода.
Так, например, SIM Lite сможет обнаружить обитаемую планету вокруг звезды на расстоянии 40 световых лет от Эридани А, известную поклонникам телесериала «Звездный путь» как местоположение родной планеты мистера Спока, Вулкана. , Посмотрите фильм, изображающий это возможное обнаружение - (необходим QuickTime).
SIM-карта не обнаружит планету напрямую, но обнаружит движение, которое она вызывает в родительской звезде. «Это сложная задача, нет сомнений, - сказал Эдберг, - но она усложняется, основываясь на том, что мы видим в нашей собственной солнечной системе и что мы видели в других планетных системах». Мы знаем, что существуют другие системы, которые имеют более одной планеты. Несколько планет могут спутать измерения ».
Но SIM-карта должна быть способна обнаруживать планеты разных размеров, вращающиеся вокруг других звезд. SIM Lite недавно прошла двойное слепое исследование, проведенное четырьмя отдельными командами, которые подтвердили, что технология SIM позволит обнаруживать планеты массы Земли среди систем с несколькими планетами, имея возможность измерять массу планет разных размеров, вплоть до Земля массы.
«За несколькими исключениями все планеты, о которых мы знаем, были обнаружены с использованием метода, называемого лучевой скоростью, - сказал Эдберг, - где мы смотрим на периодическое движение звезды, которая приближается к нам и удаляется от нас на регулярной основе. Но когда вы делаете такие измерения, когда у вас нет никакой другой информации, вы не знаете ориентации орбиты планет относительно звезды или массы звезды или планеты ».
С самыми горячими звездами лучевая скорость не может быть использована для поиска планет. Но SIM Lite сможет смотреть на звезды на диаграмме от самых крутых до самых горячих звезд.
«До сих пор мы не нашли других планет размером с Землю», - сказал Эдберг. (См. Нашу статью от 19.01.2009 о планете, которая может быть в 1,4 раза больше массы Земли.) «Итак, поиск аналогов Земли вокруг звезд, подобных солнцу, действительно является большой целью».
«Это большой вопросительный знак на других планетах, о которых мы знаем сейчас - я полагаю, что мы знаем только около 10% массы планет, находящихся вне Солнца», сказал Эдберг.
Вторая программа поиска планет, называемая «широким обзором», будет проверять примерно 2000 звезд в нашей галактике, чтобы определить распространенность планет размером с Нептун и более.
SIM также будет использоваться для измерения размеров звезд, а также расстояний от звезд, и сможет делать это в несколько сотен раз более точно, чем это было возможно ранее. SIM Lite также будет измерять движение близлежащих галактик, в большинстве случаев, впервые. Эти измерения помогут обеспечить первые измерения общей массы отдельных галактик. Все это позволит ученым оценить распределение темной материи в нашей собственной галактике и вселенной.
«Темная материя известна своими гравитационными эффектами», - сказал Эдберг. «Кажется, он не взаимодействует с нормальной материей, какой мы ее знаем. Чтобы узнать больше об этом, мы хотим знать, где это ».
SIM будет измерять в двух разных масштабах. Один из них находится в Галактике Млечный Путь, где проводятся измерения звезд и шаровых скоплений, а также измерения звезд, вырванных из более мелких галактик, которые вращаются вокруг Млечного Пути.
«Мы можем сделать массовую модель нашей галактики и выяснить, где находится эта масса, включая то, что должно быть большим количеством темной материи», - сказал Эдберг. «Когда мы проводим измерения того, как вращается наша галактика, вы обнаруживаете, что она вращается как твердое тело. Вместо того, чтобы быть кеплеровцем, когда вы думаете, что Меркурий движется вокруг Солнца быстрее, чем Плутон, от всей глубины галактики, как можно ближе к центру, до солнечного расстояния, Млечный Путь вращается, как будто он твердый тело. Это не твердое тело, но это означает, что оно должно иметь постоянную плотность на всем протяжении, а это значит, что материи гораздо больше, чем мы можем видеть ».
«Еще одна вещь, которую мы хотели бы знать, это концентрация темной материи в скоплении галактик», - продолжил Эдберг. «Млечный Путь является частью Местной группы галактик, и SIM имеет возможность измерять звезды внутри отдельных галактик, которые, в свою очередь, могут быть смоделированы, чтобы сказать нам, где находится темная материя в Местной группе. Это ультрасовременный. Это одна из самых больших загадок сейчас в астрофизике и космологии ».
Дополнительные солнечные планеты и темная энергия могут показаться совершенно разными вещами для одного космического корабля, но Эдберг сказал, что это пример того, как все связано.
«Чтобы получить массы планет, нам нужно знать массы родительских звезд», - сказал он. «SIM будет производить измерения звезд, в частности двойных звезд, и определять массы звезд для самых разных типов звезд, а также сможет оценивать размеры планет, вызывающих рефлекторное движение. Чтобы сделать измерения, и поскольку звезды с планетами будут рассеяны по небу, нам нужно иметь сетку звезд, которые являются фиксированными точками, чтобы дать нам, так сказать, широту и долготу. Если вы точно знаете, где находятся Сент-Луис и Лос-Анджелес, то гораздо проще определить, где между ними что-то происходит. Нам нужно делать это по всему небу, и для этого мы привязываем это к звездам, и SIM может сделать это. Это фундаментальные вопросы, ответы на которые мы не знаем, но SIM поможет нам найти ответы ».
Таким образом, SIM Lite будет искать в пределах нашего района до края вселенной.
Каков статус этого будущего космического корабля?
«Мы сейчас в ожидании», - сказал Эдберг. «Недавно мы прошли двойной слепой тест, чтобы показать, что SIM может находить планеты, подобные Земле, в системах, которые имеют несколько планет. SIM также проходит десятилетнюю ревизию, чтобы доказать, что сообществу астрономов необходимо иметь миссию, подобную SIM, для огромного укрепления основ ».
Ведется техническая работа по подготовке к созданию реальных приборов, но из-за бюджетных причин НАСА не установило дату запуска. «Мы думаем, что можем быть готовы к запуску к 2015 году, как только получим одобрение НАСА, - сказал Эдберг, - и это зависит от десятилетнего обзора, и отчеты должны быть опубликованы примерно через год».
SIM Lite предоставит совершенно новую возможность измерения в астрономии. Его результаты, вероятно, будут твердо стоять на своем, дополняя возможности наших нынешних, а также других запланированных будущих космических обсерваторий.
Более подробную информацию о SIM-карте можно найти на сайте миссии.
