Дві з найгарячіших і найзаймальніших тем у космосі та астрономії в наші дні - це 1.) екзопланети - планети, що обходять навколо інших зірок - і 2.) темна матерія - це невідомі речі, які, здавалося б, становлять значну частину нашого Всесвіту. В даний час розробляється космічний корабель, який може допомогти відповісти на наші запитання про те, чи справді там є інші планети, подібні до Землі, а також надати підказки природі темної матерії. Космічний апарат називається SIM - космічна інтерферометрична місія. "Ми будемо шукати інші Землі навколо інших зірок", - сказав Стівен Едберг, науковий співробітник системи для місії, - і зробивши точні вимірювання маси галактик, ми також зможемо виміряти темну матерію ".
Прослухайте подкаст "365 днів астрономії" 20 січня 2009 року та моє інтерв'ю зі Стівом Едбергом та / або читайте докладніше про місію SIM Lite нижче!
Концепція цієї місії існує вже деякий час, і ця концепція з часом змінювалася, і телескоп проходив через різні втілення. Наразі місію називають SIM Lite, оскільки космічний апарат став меншим, проте дзеркала інтерферометра стали більшими.
Хоча інтерферометрія на радіохвильовій довжині проводилася протягом більше 50 років, оптична інтерферометрія дозріла лише останнім часом. Оптична інтерферометрія поєднує світло декількох телескопів для виконання як єдиного, набагато більшого телескопа. SIM Lite матиме два зоряні датчики інтерферометра зорової довжини - а також інші вдосконалені детектори, які працюватимуть разом, щоб створити надзвичайно чутливий телескоп, що орбітає поза атмосферою Землі.
"Це інструменти, які можуть вимірювати положення в небі майже до неймовірної точності", - сказав Едберг. "Уявіть, що Базз Олдрін стоїть на Місяці. Зробіть вигляд, що він тримає нікель між великим і вказівним пальцями. SIM може виміряти товщину цього нікелю, як це бачить хтось, що стоїть на поверхні Землі. Це одна мікродуга друга, дуже крихітна частка неба. " Подивіться відео із зображенням цього - (потрібен швидкий час)
Маючи можливість робити подібні вимірювання за допомогою SIM, можна буде зробити висновок про присутність планет приблизно за 30 світлових років від Землі, і ці планети можуть бути настільки ж маленькими і низькими, як Земля. Наразі команда SIM передбачає, що вивчає від 65 до 100 зірок протягом п’ятирічної місії, шукаючи земні аналоги, планети приблизно такої ж маси, як Земля, що обертається навколо їхніх зірок у зоні проживання, де може існувати рідка вода.
Так, наприклад, SIM Lite зможе виявити заселену планету навколо зірки 40 Ерідані А, 16 світлових років, відомий шанувальникам телевізійного серіалу "Зоряний шлях" як місце розташування рідної планети містера Спока, Вулкан . Перегляньте фільм із зображенням цього можливого виявлення - (потрібен QuickTime).
SIM не буде виявляти планету безпосередньо, але виявляючи рух, який він викликає в материнській зірці. "Це складна задача, немає жодних питань", - сказав Едберг, - але це ускладнюється, виходячи з того, що ми бачимо з нашою Сонячною системою і що ми бачили в інших планетарних системах. Ми знаємо, що там є інші системи, які мають більше однієї планети. Кілька планет можуть переплутати вимірювання. "
Але SIM має бути здатним виявляти планети різного розміру на орбітах інших зірок. Недавно SIM Lite пройшов подвійне сліпе дослідження, проведене чотирма окремими командами, які підтвердили, що технологія SIM дозволить виявляти планети Земля-Маса серед багатопланетних систем, маючи можливість вимірювати масу планет різного розміру до мінімальної кількості Земля-маса.
"За кількома винятками всі планети, про які ми знаємо, були виявлені за допомогою методу, який називається радіальною швидкістю", - сказав Едберг, - де ми дивимося на періодичний рух зірки, що йде до нас і регулярно відходить від нас. Але коли ви робите такі вимірювання, коли у вас немає іншої інформації, ви не знаєте орієнтації орбіти планети відносно зірки або маси зірки чи планети. "
З найгарячішими зірками радіальну швидкість не можна використовувати для пошуку планет. Але SIM Lite зможе дивитись на зірки, чіткі по діаграмі, від найкрутіших до найгарячіших зірок.
"Поки що ми не знайшли жодної планети розміром із Землею", - сказав Едберг. (Дивіться нашу статтю від 19.01.2009 про планету, яка, можливо, в 1,4 рази перевищує масу Землі.) "Отже, пошук аналогів Землі навколо зірок, як Сонце, - це справді велика мета".
"Це великий знак питання на інших планетах, про які ми знаємо зараз - я вважаю, що ми знаємо лише близько 10% маси позасонячних планет", - сказав Едберг.
Друга програма пошуку планети, яка називається «широким опитуванням», буде досліджувати приблизно 2 000 зірок у нашій галактиці для визначення планет поширеності розміром Нептуна і більше.
SIM також використовуватиметься для вимірювання розмірів зірок, а також відстаней зірок, і зможе це зробити в кілька сотень разів точніше, ніж раніше можливо. SIM Lite також вимірює рух сусідніх галактик, в більшості випадків, вперше. Ці вимірювання допоможуть забезпечити перші вимірювання загальної маси окремих галактик. Все це дозволить вченим оцінити розподіл темної речовини у нашій власній галактиці та Всесвіті.
"Темна речовина відома своїми гравітаційними впливами", - сказав Едберг. "Це, здається, не взаємодіє з нормальною речовиною, як ми це знаємо. Щоб дізнатися більше про це, ми хочемо знати, де це.
SIM вимірюється на двох різних масштабах. Один знаходиться в межах Галактики Чумацького Шляху, проводить вимірювання зірок і кульових скупчень, а також проводить вимірювання зірок, вирваних з менших галактик, що обходять навколо Чумацького Шляху.
"Ми можемо зробити масову модель нашої галактики і з'ясувати, де ця маса, включаючи те, що має бути багато темної речовини", - сказав Едберг. "Коли ми робимо вимірювання того, як обертається наша галактика, ви виявляєте, що вона обертається як тверде тіло. Замість того, щоб бути Кеплеріаном, де ви думаєте про те, щоб Меркурій обійшов Сонце швидше, ніж Плутон, з усієї дороги всередині галактики настільки близько, наскільки ми можемо виміряти її до центру, поза межами сонячної відстані, Чумацький Шлях обертається так, як це твердий тіло. Це не міцне тіло, але це означає, що воно повинно мати щільність, яка є постійною протягом усього шляху, і це означає, що набагато більше матерії, ніж ми можемо бачити ".
"Ще одне, що ми хотіли б знати - це концентрація темної речовини в скупченні галактик", - продовжив Едберг. «Чумацький Шлях є частиною Локальної групи галактик, і SIM має можливість вимірювати зірки в межах окремих галактик, які, в свою чергу, можуть бути змодельовані для того, щоб сказати нам, де знаходиться темна речовина в локальній групі. Це передній край. Це одна з найбільших загадок на даний момент в астрофізиці та космології ».
Додаткові сонячні планети і темна енергія можуть здатися двома абсолютно різними речами, які шукає один космічний апарат, але Едберг сказав, що це приклад того, як все пов'язано разом.
"Для отримання планетних мас нам потрібно знати маси батьків-зірок", - сказав він. “SIM виконує вимірювання зірок, особливо бінарних зірок, і визначатиме маси зірок для найрізноманітніших типів зірок, і зможе оцінити розміри планет, що викликають рефлекторний рух. Щоб зробити вимірювання, і тому, що зірки з планетами будуть розкидані по небу, нам потрібно мати сітку зірок, які є фіксованими точками, щоб надати нам широту і довготу, так би мовити. Якщо ви точно знаєте, де знаходяться Сент-Луїс та Лос-Анджелес, то набагато простіше триангулювати, де між ними справи. Нам потрібно це робити по всьому небу, і для цього ми прив’язуємо це до зірок, і SIM може це робити. Це основні питання, на які ми не знаємо відповідей, але SIM допоможе нам знайти відповіді. "
Отже, SIM Lite буде шукати з нашого мікрорайону до краю Всесвіту.
Який статус цього майбутнього космічного корабля?
"Зараз ми на затриманні", - сказав Едберг. «Ми нещодавно пройшли подвійний сліпий тест, щоб показати, що SIM може знайти планети, подібні до Землі, у системах, що мають кілька планет. SIM також проходить десятирічний огляд, щоб зробити випадок, що астрономічній науковій спільноті потрібно мати таку місію, як SIM, щоб надзвичайно зміцнити основи ».
Проводиться технічна робота з підготовки до створення фактичних інструментів, але через бюджетні причини NASA не встановила дату запуску. "Ми думаємо, що ми могли б бути готовими до запуску до 2015 року, як тільки отримаємо успіх від НАСА", - сказав Едберг, - і подальший розвиток залежить від десятирічного огляду, і звіти повинні вийти приблизно через рік ".
SIM Lite забезпечив би абсолютно нову можливість вимірювання в астрономії. Її висновки, ймовірно, стоять самостійно, компліментуючи можливості наших нинішніх, а також інших запланованих майбутніх космічних обсерваторій.
Для отримання додаткової інформації про SIM відвідайте веб-сайт місії.
