Poznámka pre redaktorov - Vedecká novinárka a autorka Bruce Dorminey hovorila s dvoma vedcami NASA o možnosti namontovať ďalekohľad na kozmickú loď pre misiu vonkajších planét.
Svetelné znečistenie v našej vnútornej slnečnej sústave, či už ide o blízku žiaru Slnka, alebo hmlistú žiaru zo zverokruhu z prachu, ktorý sa nachádza v asteroidnom páse, už dlho hľadali kozmológovia, ktorí hľadajú jasnejší pohľad na skorý vesmír.
Tím NASA, JPL a Caltech však skúmal možnosť pripojenia optického ďalekohľadu k prieskumnej kozmickej lodi pri misii vonkajšej slnečnej sústavy.
Útek pred znečisteným fialovým oparom našej vnútornej sústavy
Ide o použitie optického ďalekohľadu vo fáze plavby, aby sa lepšie zvládlo extragalaktické svetlo v pozadí; to znamená kombinované optické pozadie svetla zo všetkých zdrojov vo vesmíre. Predstavujú si užitočnosť ďalekohľadu na nakopnutie okolo 5 Astronomických jednotiek (AU), o vzdialenosti Jupiterovej obežnej dráhy. Tím potom chce korelovať svoje údaje s pozemnými pozorovaniami.
Jedným z cieľov je objasniť epochu reionizácie raného vesmíru. Reionizácia sa vzťahuje na čas, keď ultrafialové (UV) žiarenie z prvých hviezd vesmíru ionizovalo intergalaktické médium (IGM) stripovaním elektrónov z plynných atómov alebo molekúl IGM. Predpokladá sa, že toto obdobie reionizácie prebehlo najneskôr 450 miliónov rokov po Veľkom tresku.
ZEBRA, Zodiacal prach, extragalaktické prístroje na pozadie a reionizáciu, je koncept NASA JPL, ktorý vyžaduje ďalekohľad 40 miliónov dolárov, ktorý sa skladá z troch optických / infračervených prístrojov; pozostáva z mapovača so širokým poľom 3 cm a z kamery s vysokým rozlíšením 15 cm. NASA však ešte musí vybrať návrh ZEBRA pre jednu zo svojich misií.
Aby sme sa však dozvedeli viac, hovorili sme s vedúcim a nástrojovým kozmológom ZEBRA Concept Jamieom Bockom a astronómom Charlesom Beichmanom, NASA JPL a Caltech.
Dorminey: Čo je to zodiacal light?
Beichman: Je to jasný zdroj rozptýleného svetla v našej vlastnej slnečnej sústave z prachových zŕn, ktoré emitujú, pretože boli vyhrievané slnkom a vyžarujú samy osebe
alebo odrážajú slnečné svetlo. Ak pôjdete na veľmi jasné tmavé svetlo bez mesiaca, môžete vidieť pás tohto svetla z tohto prachu. Z toho vyplýva rovina ekliptiky. Tento prach väčšinou pochádza z materiálu v asteroidovom páse, ktorý sa po nejakej veľkej zrážke rozdrví na malé častice.
Dorminey: Čo by znamenalo prekonať tento zodiakový prach na pozorovanie?
Beichman: Predstavte si, že sedí v kotline v Los Angeles a máte všetok tento smog a opar a chcete zmerať, aký čistý vzduch je v Palm Springs. Musíte byť schopní odpočítať všetky zákaly medzi miestami odtiaľto a neexistuje žiadny spôsob, ako to urobiť s presnosťou. Musíte vystúpiť z nádrže, aby ste sa dostali z smogu.
Dorminey: Ako by to pomohlo pri štúdiu tohto extragalaktického pozadia?
Bock: Extragalaktické pozadie svetla (EBL) meria celkovú hustotu energie svetla prichádzajúceho z vonkajšej strany našej galaxie. Toto svetlo dáva súčet energie produkovanej hviezdami a galaxiami a akýmikoľvek inými zdrojmi v priebehu histórie kozmického času. Celkové pozadie sa dá použiť na overenie, či správne chápeme históriu vzniku galaxií. Očakávame, že zložka pozadia pozadia od prvých hviezd bude mať zreteľné spektrum, ktoré vrcholí v blízkej infračervenej oblasti; to nám môže povedať, aký jasný a ako dlho bola epocha, keď sa formovali prvé hviezdy. Bohužiaľ, zodiacal svetlo je oveľa jasnejšie ako toto pozadie. Ale pri prechode na obežnú dráhu Jupitera je zodiacal svetlo 30 krát slabšie ako na Zemi a na obežnej dráhe Saturn je 100 krát slabšie.
Dorminey: Museli by ste stopovať na misii NASA alebo by to mohlo byť partnerstvo s inou vesmírnou agentúrou, napríklad ESA?
Bock: Skúmali sme najlacnejšiu metódu prírastkových nákladov v spolupráci s planetárnou misiou NASA. Mohli by sme však byť partnerom inej vesmírnej agentúry. Európsky prieskumník Jupiter Icy Moons Explorer (predtým JGO) teraz súťaží o ďalšie spustenie misie triedy L začiatkom roku 2020 a je atraktívnou možnosťou pre prispievajúci vedecký nástroj pre výletné fázy. Každý prístup prichádza s odlišným prostredím nákladov a partnerstva.
Dorminey: Je hlavným vodičom pre teleskop EBL, aby sa dostal za prach zodiacal, alebo ponúka 5 AU tiež pozorovaciu výhodu, pokiaľ ide o dosiahnutie veľkosti?
Bock: Pozorovateľná výhoda vyplýva z [tmavšej slnečnej sústavy]. S takým malým teleskopom sa nesnažíme využiť túto výhodu, ale budúce observatóriá by to mohli urobiť. Zmeriame zodiacal brightness na Jupitera a ďalej, čo môže v budúcnosti motivovať astronomické pozorovania ďalekohľadmi vo vonkajšej slnečnej sústave.
Dorminey: S akými problémami v oblasti sťahovania údajov by ste sa stretli?
Bock: Požiadavky na údaje sú možno menšie, ako by sa dalo očakávať, pretože naše obrázky sa získavajú pomocou dlhých [observačných] integrácií pri miernom priestorovom rozlíšení. V prípade planetárneho návrhu, ktorý sme podrobne študovali, bol celkový objem údajov 230 gigabajtov, pričom približne 65 percent týchto údajov bolo vrátených z Jupitera a von do Saturnu. Teleskopické hroty pracujú autonómne.
Dorminey: A čo žiarenie Jupitera interferujúce s optikou a CCD kamerami na teleskopu?
Beichman: Čo by ste urobili, je prestať robiť pozorovania EBL, keď budete blízko Jupitera. Problémy s ožarovaním sú značné, takže pozorovania by ste robili iba pred a po absolvovaní Jupitera.
Dorminey: Aké by boli vaše nástroje, ktoré plánoval NASA James Webb Space Telescope (JWST)?
Bock: JWST bude pravdepodobne detekovať najjasnejšie prvé galaxie a presne podľa toho, ako sa galaxie formujú, bude chýbať väčšina celkového žiarenia v dôsledku prispenia mnohých slabých galaxií. Meranie extragalaktického pozadia dáva celkové žiarenie zo všetkých galaxií a poskytuje celkovú energiu. Ďalej nepotrebujeme veľký ďalekohľad; Postačuje 15 cm.
Dorminey: A čo planetárna veda s ďalekohľadom?
Bock: Náš prístroj sa špecializuje na vykonávanie meraní nízkeho jasu povrchu. Urobili sme konkrétne možnosti návrhu na zmapovanie oblaku prachu zodiacal z vnútornej na vonkajšiu slnečnú sústavu. Trojrozmerný pohľad nám umožní sledovať pôvod medzihviezdneho prachu ku zrážkam komét a asteroidov. Vieme, že Kuiperove pásy sú mimo orbity Neptúna a je pravdepodobné, že s nimi súvisí aj prach.
Dorminey: Ako dlho bude tento ďalekohľad fungovať?
Bock: Po dokončení prvotných pozorovaní by bolo určite možné, aby pôvodný tím alebo vonkajšia strana navrhli ovládanie ďalekohľadu. Jedným vzrušujúcim vedeckým prípadom sú parallačné pozorovania mikrošošoviek; pozorovania, ktoré používajú paralaxu medzi Zemou a Saturnom na štúdium vplyvu exo planét obiehajúcich okolo hviezd, ktoré vytvárajú mikrošošovkovú udalosť. Ďalšie vedecké príležitosti zahŕňajú mapy Kuiperovho pásu v blízkej infračervenej oblasti; hviezdne okultácie objektov Kuiperovho pásu; a mapovanie viacerých polí EBL na porovnanie s inými prieskumami.
Dorminey: Ako by potenciálne počiatočné pozorovania ďalekohľadu otriasli teoretickou kozmológiou?
Beichman: Kedykoľvek urobíte meranie, ktoré je stokrát lepšie ako predtým, vždy vás prekvapí.
