Примітка редакторів - Журналіст науки та автор Брюс Дорміні говорив з двома вченими NASA про можливість встановлення телескопа на космічному кораблі для місії на зовнішніх планетах.
Світлове забруднення у нашій внутрішній Сонячній системі, як від блискучого сяйва Сонця, так і від туманного зодіакального світіння від пилу, що задирається в астероїдному поясі, давно стислих космологів, які шукають більш чіткого сприйняття раннього Всесвіту.
Але команда NASA, JPL та Caltech розглядає можливість підключення оптичного телескопа до оглядового космічного корабля під час місії до зовнішньої сонячної системи.
Уникаючи забрудненої фіолетової смуги нашої Сонячної системи
Ідея полягає у використанні оптичного телескопа в круїзній фазі, щоб отримати кращу ручку на позагалактичному світлі фону; тобто поєднане оптичне фонове світло з усіх джерел Всесвіту. Вони передбачають корисність телескопа для удару навколо 5 астрономічних одиниць (АС), про відстань від орбіти Юпітера. Потім команда хоче співвіднести свої дані з наземними спостереженнями.
Одна з цілей - пролити світло на епоху реіонізації Всесвіту. Реіонізація стосується часу, коли ультрафіолетове (УФ) випромінювання перших зірок Всесвіту іонізувало міжгалактичне середовище (ІГМ), відбираючи електрони з газоподібних атомів або молекул МГМ. Вважається, що цей період реіонізації відбувся не пізніше 450 мільйонів років після Великого вибуху.
ZEBRA - пристрій зодіакального пилу, екстрагалактичний фон та реабілітація - це концепція НАСА JPL, яка вимагає телескоп на суму 40 мільйонів доларів, що складається з трьох оптичних / близько інфрачервоних приладів; що складається з 3-сантиметрового картографа та 15-сантиметрового зображення високої роздільної здатності. Однак NASA ще не вибрала пропозицію ZEBRA для однієї зі своїх місій.
Але, щоб дізнатися більше, ми поговорили з ведучим та космологом ZEBRA Concept Джеймі Боком та астрономом Чарльзом Бейхманом, обом з NASA JPL та Caltech.
Дорміні: Що таке зодіакальне світло?
Бейхман: Це яскраве джерело дифузного світла у нашій Сонячній системі від пилових зерен, які випромінюються, тому що вони були нагріті сонцем і випромінюють самі по собі
або відбивати сонячне світло. Якщо ви виходите на дуже ясне темне безмісячне світло, ви можете побачити смугу цього світла з цього пилу. З неї випливає площина екліптики. Цей пил здебільшого походить з матеріалу в поясі астероїдів, який перетворюється на дрібні частинки після великого зіткнення.
Дорміні: Що означатиме спостереження над цим зодіакальним пилом для спостережень?
Бейхман: Уявіть собі, що сидите в басейні Лос-Анджелеса, і у вас є весь цей смог і серпанок, і ви хочете виміряти, наскільки чисто повітря в Палм-Спрінгс. Ви повинні мати змогу відняти всю серпанок між тут і там, і просто неможливо зробити це з якоюсь точністю. Ви повинні вигнати з басейну, щоб вийти зі смогу.
Дорміні: Як це допомогло б вивчити цей позагалактичний фон?
Бок: Екстрагалактичний фонове світло (EBL) вимірює загальну щільність енергії світла, що надходить з-за нашої галактики. Це світло дає суму енергії, виробленої зірками та галактиками, та будь-якими іншими джерелами, протягом історії космічного часу. Загальний фон може бути використаний для перевірки, чи правильно ми розуміємо історію формування галактик. Ми очікуємо, що компонент фонового світла від перших зірок матиме чіткий спектр, який досягає максимуму в ближньому інфрачервоному просторі; це може сказати нам, наскільки яскравою та тривалою була епоха, коли формувалися перші зірки. На жаль, зодіакальне світло набагато яскравіше цього фону. Але, виходячи на орбіту Юпітера, зодіакальне світло в 30 разів слабкіше, ніж на Землі, а на орбіті Сатурна - в 100 разів слабше.
Дорміні: Вам би довелося автостопом під час місії NASA чи це могло бути партнерство з іншим космічним агентством, наприклад, з ESA?
Бок: Ми досліджували найдешевший підхід до збільшення витрат, співпрацюючи з планетарною місією NASA. Але ми могли б співпрацювати з іншим космічним агентством. Європейський дослідник місячних юпітерів Юпітера (раніше JGO) змагається за наступний запуск місії L класу на початку 2020-х років і є привабливою можливістю для наукового інструментарію круїзної фази. Кожен підхід має різні умови витрат та партнерства.
Дорміні: Чи головний драйвер телескопа EBL вийти за межі зодіакального пилу, або 5 АС також пропонують спостережну перевагу в плані досягнення слабкості?
Бок: Перевага спостереження є завдяки тлі [темнішої Сонячної системи]. Маючи такий невеликий телескоп, ми не намагаємося скористатися цією вигодою, але майбутні обсерваторії могли б. Ми будемо вимірювати зодіакальну яскравість для Юпітера і за його межами, і це може мотивувати астрономічні спостереження за допомогою телескопів у зовнішній Сонячній системі в майбутньому.
Дорміні: З якими проблемами у низхідній лінії даних ви зіткнулися б?
Бок: Вимоги до даних, можливо, менші, ніж можна спочатку очікувати, оскільки наші зображення отримуються з довгими [спостережливими] інтеграціями при помірному просторовому дозволі. Для планетарної пропозиції, яку ми детально вивчили, загальний обсяг даних становив 230 гігабайт, приблизно 65 відсотків цих даних поверталися з Юпітера та з Сатурна. Покажчики телескопа працюють автономно.
Дорміні: А що з випромінюванням Юпітера, що заважає оптиці та CCD-камерам на телескопі?
Бейхман: Що б ти не робив, це перестати робити спостереження EBL, перебуваючи поруч з Юпітером. Проблеми радіації є істотними, тому ви могли б робити спостереження лише до та після проходження Юпітера.
Дорміні: Що робити з вашими інструментами, щоб запланований НАСА космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) не став?
Бок: JWST, ймовірно, виявить найяскравіші перші галактики, і залежно від того, як саме утворилися галактики, пропустить більшу частину загальної радіації завдяки внеску багатьох слабких галактик. Вимірювання позагалактичного фону дає повне випромінювання з усіх галактик і забезпечує загальну енергію. Крім того, нам не потрібен великий телескоп; 15 см достатньо.
Дорміні: А як щодо планетарної науки з телескопом?
Бок: Наш прилад спеціалізується на проведенні вимірювань низької яскравості поверхні. Ми зробили конкретний вибір дизайну для відображення зодіакальної хмари пилу від внутрішньої до зовнішньої сонячної системи. 3-мірний вигляд дозволить простежити витоки міжзоряного пилу до комет та зіткнень астероїдів. Ми знаємо, що за орбітою Нептуна знаходяться об'єкти пояса Койпера, і, ймовірно, є і пил, пов’язаний з ними.
Дорміні: Як довго функціонуватиме цей телескоп?
Бок: Після завершення головних спостережень, безумовно, можливо, що оригінальна команда чи сторона можуть запропонувати керувати телескопом. Один захоплюючий науковий випадок - спостереження за мікро-лінзами паралакса; спостереження, які використовують паралакс між Землею та Сатурном для вивчення впливу екзопланет, що обертаються навколо зірок, що виробляють події мікрооб'єктива. Інші наукові можливості включають карти поясу Койпера в ближньому інфрачервоному просторі; зоряні окупації об'єктами пояса Койпера; і відображення більше полів EBL для порівняння з іншими опитуваннями.
Dorminey: Як би початкові спостереження телескопа потенційно могли похитнути теоретичну космологію?
Бейхман: Щоразу, коли ви робите вимірювання, що є коефіцієнтом в сто разів кращим, ніж раніше, ви завжди отримуєте сюрприз.
