עורכים מציינים - עיתונאי המדע והסופר ברוס דורמייני שוחח עם שני מדענים של נאס"א על האפשרות להעלות טלסקופ על חללית למשימת כוכבי לכת חיצוניים.
זיהום האור במערכת השמש הפנימית שלנו, הן מהזוהר הקרוב של השמש והן מהזוהר המזלות המטושטש מאבק שנמצא בקרקע בחגורת האסטרואידים, הקוסמולוגים מיובשים זה מכבר מחפשים תפישה ברורה יותר על היקום הקדום.
אולם צוות בנאס"א, JPL וקלטק בדק את האפשרות לתפוס טלסקופ אופטי לחללית סקר במשימה למערכת השמש החיצונית.
בריחה מאובך הסגול המזוהם של מערכת השמש הפנימית שלנו
הרעיון הוא להשתמש בטלסקופ האופטי בשלב שיוט בכדי להשיג ידית טובה יותר באור רקע אקסטרגלאקטי; כלומר, אור הרקע האופטי המשולב מכל המקורות ביקום. הם רואים את התועלת של הטלסקופ לבעוט בסביבות חמש יחידות אסטרונומיות (AU), בערך מרחק מסלולו של צדק. לאחר מכן הצוות רוצה לתאם את הנתונים שלהם עם תצפיות מבוססות-קרקע.
מטרה אחת היא לשפוך אור על תקופת היקום החדש של היקום המוקדם. Reionization מתייחס לתקופה בה קרינת אולטרה סגולה (UV) מכוכבי היקום הראשונים מיננה את המדיום הבין-גלקטי (IGM) על ידי הפחתת אלקטרונים מהאטומים או המולקולות הגזים של IGM. על פי ההערכה, תקופה זו של מימון מחדש התרחשה לא יאוחר מ- 450 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול.
ZEBRA, אבק הזודיאק, רקע אקסטרגלאקטי ומנגנון Reionization, הוא מושג JPL של נאס"א הקורא לטלסקופ של 40 מיליון דולר המורכב משלושה מכשירים אופטיים / כמעט אינפרא אדום; המורכב ממפה שדה רחב 3 ס"מ ומצלם ברזולוציה גבוהה של 15 ס"מ. עם זאת, נאס"א טרם בחרה בהצעת ZEBRA לאחת ממשימותיה.
אך כדי ללמוד עוד, דיברנו עם המוביל ZEBRA קונספט וקוסמולוג מכשירים ג'יימי בוק והאסטרונום צ'רלס בייכמן, שניהם של נאס"א JPL וגם קלטק.
Dorminey: מהו אור גלגל המזלות?
אייכמן: זהו מקור בהיר של אור מפוזר במערכת השמש שלנו משל גרגרי אבק הנפלטים מכיוון שהם התחממו על ידי השמש והם מקרינים בעצמם
או לשקף אור שמש. אם אתה יוצא על אור בהיר מאוד חשוך וירח, אתה יכול לראות את פס האור הזה מהאבק הזה. זה עוקב אחר מטוס האקלפטי. האבק מקורו ברובו מחומר בחגורת האסטרואידים שמתחלק לחלקיקים קטנים לאחר התנגשות גדולה.
Dorminey: מה יעבור האבק המזלות הזה לתצפיות?
אייכמן: דמיין שאתה יושב באגן בלוס אנג'לס ויש לך את כל הערפיח והאובך הזה ואתה רוצה למדוד כמה צלול האוויר בפאלם ספרינגס. אתה צריך להיות מסוגל לחסר את כל האובך בין פה לשם ואין פשוט דרך לעשות זאת ברמת דיוק. צריך לנסוע מהאגן כדי לצאת מהערפיח.
Dorminey: איך זה יעזור בלימוד הרקע האקסטרגלאקטי הזה?
בוק: אור הרקע הקיצוני (EBL) מודד את צפיפות האנרגיה הכוללת של האור שמגיע מחוץ לגלקסיה שלנו. אור זה נותן את סכום האנרגיה המופקת על ידי כוכבים וגלקסיות, וכל מקורות אחרים, לאורך ההיסטוריה של הזמן הקוסמי. ניתן להשתמש ברקע הכולל כדי לבדוק אם אנו מבינים נכון את היסטוריית הגלקסיות. אנו מצפים שמרכיב של אור הרקע מהכוכבים הראשונים יהיה בעל ספקטרום מובהק שמגיע לשיאו באינפרא אדום הקרוב; זה יכול לספר לנו כמה בהיר וכמה זמן הייתה התקופה כאשר הכוכבים הראשונים התהוו. למרבה הצער, אור המזלות בהיר בהרבה מרקע זה. אך על ידי מעבר למסלולו של יופיטר, אור המזלות הוא פי 30 יותר חלש מכדור הארץ, ובמסלולו של שבתאי הוא פי מאה יותר חלש.
דורמייני: האם היית צריך לנסוע בטרמפים למשימה של נאס"א או שמא זה יכול להיות שותפות עם סוכנות חלל אחרת, כמו ESA למשל?
בוק: בחנו את גישת העלות המצטברת הזולה ביותר, בשיתוף פעולה עם משימה פלנטרית של נאס"א. אבל נוכל לשתף פעולה עם סוכנות חלל אחרת. יופיטר אייסי Moons סייבר אירופי (לשעבר JGO) מתמודד כעת על ההשקה הבאה של המשימה L-class בתחילת 2020 והיא אפשרות אטרקטיבית עבור מכשיר מדעי משלב שלב שיוט. כל גישה מגיעה עם סביבת עלות ושותפות שונה.
Dorminey: האם הנהג העיקרי של טלסקופ EBL חורג מאבק המזלות או שמא 5 AU מציע גם יתרון תצפיתי מבחינת השגת עילפון בסדר גודל?
בוק: יש יתרון צופה בגלל הרקע [מערכת השמש האפלה יותר]. עם טלסקופ כה קטן, אנו לא מנסים לנצל את התועלת הזו אך מצפי המצפה העתידיים יכולים. נמדוד את בהירות המזלות ליופיטר ומחוצה לו, וזה עשוי להניע תצפיות אסטרונומיות באמצעות טלסקופים במערכת השמש החיצונית בעתיד.
Dorminey: באיזה סוג אתגרי downlink נתונים הייתם נתקלים?
בוק: דרישות הנתונים קטנות אולי מכפי שניתן היה לצפות, מכיוון שהתמונות שלנו מתקבלות עם שילובים ארוכים [תצפיתיים] ברזולוציה מרחבית מתונה. עבור ההצעה הפלנטרית שלמדנו בהרחבה, נפח הנתונים הכולל היה 230 גיגה-בייט, כאשר כ -65 אחוז מהנתונים הללו הוחזרו מיופיטר והחוצה לסטורן. כיווני הטלסקופ פועלים באופן אוטונומי.
דורמיני: מה עם הקרינה שיופיטר יפריע למצלמות האופטיקה וה- CCD בטלסקופ?
אייכמן: מה שתעשו הוא להפסיק לבצע את התצפיות ב- EBL כשקרוב לצדק. בעיות הקרינה הן משמעותיות, כך שתבצעו רק תצפיות לפני שאחרי יופיטר.
דורמיני: מה המכשירים שלך היו עושים שהטלסקופ החללי ג'יימס ווב המתוכנן של נאס"א לא היה עושה?
בוק: ככל הנראה, JWST יגלה את הגלקסיות הראשונות הבהירות ביותר, ותלוי בדיוק כיצד נוצרות הגלקסיות, יחמיץ את מרבית הקרינה הכוללת כתוצאה מהתרומה של הרבה גלקסיות קלושות. מדידת הרקע החיצוני נותנת את הקרינה הכוללת מכל הגלקסיות ומספקת את האנרגיה הכוללת. יתר על כן, איננו זקוקים לטלסקופ גדול; מספיק 15 ס"מ.
דורמיני: מה עם מדע הפלנטה עם הטלסקופ?
בוק: המכשיר שלנו מתמחה בביצוע מדידות בהירות פנים נמוכה. עשינו אפשרויות עיצוב ספציפיות למיפוי ענן האבק גלגל המזלות מהמערכת הסולארית הפנימית למערכת החיצונית. מבט תלת מימדי יאפשר לנו להתחקות אחר מקורות האבק הבין-כוכבי לכוכבי שביטים והתנגשויות אסטרואידים. אנו יודעים שישנם חפצים עם חגורת קויפר שמעבר למסלול של נפטון, וסביר להניח שיש גם אבק הקשור אליהם.
דורמיני: כמה זמן הטלסקופ הזה יתפקד?
בוק: לאחר סיום התצפיות העיקריות, ייתכן בהחלט שהצוות המקורי או גורם חיצוני יוכלו להציע להפעיל את הטלסקופ. מקרה מדעי אחד מלהיב הוא תצפיות מיקרו-עדשות פרלקסיות; תצפיות שמשתמשות בפרלקס בין כדור הארץ לסטורן כדי לחקור את השפעתם של כוכבי לכת exo המקיפים את הכוכבים המייצרים אירוע מיקרו עדשה. הזדמנויות מדעיות אחרות כוללות מפות של חגורת קויפר באינפרא אדום הקרוב; תצורות כוכבים של אובייקטים של חגורת קויפר; ומיפוי שדות EBL נוספים להשוואה עם סקרים אחרים.
Dorminey: איך התצפיות הראשוניות של הטלסקופ עלולות לזעזע את הקוסמולוגיה התיאורטית?
אייכמן: בכל פעם שאתה מבצע מדידה שהיא גורם פי מאה יותר טוב מבעבר, אתה תמיד מקבל הפתעה.
