สองหัวข้อที่ร้อนแรงและน่าสนใจที่สุดในอวกาศและดาราศาสตร์ในวันนี้คือ 1. ) ดาวเคราะห์นอกระบบ - ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่น - และ 2. ) สสารมืด - สิ่งที่ไม่รู้จักซึ่งดูเหมือนจะเป็นส่วนสำคัญของจักรวาลของเรา ขณะนี้มียานอวกาศที่กำลังพัฒนาซึ่งสามารถช่วยตอบคำถามของเราว่ามีดาวเคราะห์คล้ายโลกดวงอื่นอยู่หรือไม่และให้เบาะแสกับธรรมชาติของสสารมืด ยานอวกาศเรียกว่า SIM - ภารกิจอวกาศ Interferometry “ เราจะมองหาโลกอื่นรอบ ๆ ดาวฤกษ์อื่น ๆ ” สตีเฟ่นเอ็ดเบิร์กนักวิทยาศาสตร์ระบบสำหรับภารกิจกล่าว“ และโดยการตรวจสอบกาแลคซีมวลอย่างแม่นยำเราควรจะสามารถวัดสสารมืดได้เช่นกัน”
ฟังพอดคาสต์“ 365 วันแห่งดาราศาสตร์” วันที่ 20 มกราคม 2552 และสัมภาษณ์สตีฟเอ็ดเบิร์กและ / หรืออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับภารกิจ SIM Lite ด้านล่าง!
แนวคิดสำหรับภารกิจนี้มีมานานแล้วและแนวคิดก็เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาโดยกล้องโทรทรรศน์จะผ่านสาขาที่แตกต่างกัน ขณะนี้ภารกิจกำลังถูกเรียกว่า SIM Lite เนื่องจากยานอวกาศเองมีขนาดเล็กลง แต่กระจกสำหรับเครื่องวัดระยะสันนั้นใหญ่ขึ้น
ในขณะที่มีการใช้อินเตอร์เฟอโรเมทในช่วงคลื่นวิทยุมานานกว่า 50 ปี แต่เมื่อไม่นานมานี้ ออพติคอลอินเตอร์เฟอโรเมทได้รวมแสงของกล้องโทรทรรศน์หลายตัวเพื่อทำหน้าที่เป็นกล้องโทรทรรศน์เดี่ยวที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก SIM Lite จะมีเซ็นเซอร์ interferometer ของดาวฤกษ์สองดวงที่มองเห็นได้ - เช่นเดียวกับเครื่องตรวจจับขั้นสูงอื่น ๆ ที่จะทำงานร่วมกันเพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่ไวมากซึ่งโคจรรอบนอกชั้นบรรยากาศของโลก
“ สิ่งเหล่านี้เป็นเครื่องมือที่สามารถวัดตำแหน่งในท้องฟ้าได้อย่างแม่นยำจนแทบไม่น่าเชื่อ” Edberg กล่าว “ Envision Buzz Aldrin ยืนอยู่บนดวงจันทร์ แกล้งทำเป็นว่าเขาถือนิกเกิลอยู่ระหว่างนิ้วโป้งกับนิ้วชี้ SIM สามารถวัดความหนาของนิเกิลนั้นได้จากที่ใครบางคนยืนอยู่บนพื้นผิวโลก นั่นคือหนึ่งอาร์คไมโครวินาทีที่เศษเล็กเศษน้อยของท้องฟ้า” ดูวิดีโอที่แสดงภาพนี้ - (จำเป็นต้องใช้ Quicktime)
การมีความสามารถในการทำการวัดเช่นนั้นด้วย SIM จะสามารถสรุปการมีอยู่ของดาวเคราะห์ได้ภายในเวลาประมาณ 30 ปีแสงจากโลกและดาวเคราะห์เหล่านั้นอาจมีมวลน้อยและต่ำที่สุดในโลก ณ ตอนนี้ทีมซิมคาดว่าจะมีการศึกษาระหว่าง 65 และ 100 ดาวในภารกิจห้าปีโดยมองหาโลกอะนาล็อกดาวเคราะห์ที่มีมวลประมาณเดียวกับโลกโคจรรอบดาวฤกษ์ในเขตเอื้ออาศัยซึ่งมีน้ำของเหลวอยู่
ตัวอย่างเช่น SIM Lite จะสามารถตรวจจับดาวเคราะห์ที่อาศัยรอบดาวฤกษ์ 40 Eridani A ซึ่งอยู่ห่างออกไป 16 ปีแสงซึ่งเป็นที่รู้จักของแฟน ๆ ของซีรีส์โทรทัศน์“ Star Trek” ในฐานะที่ตั้งของดาวเคราะห์วัลแคน . ดูภาพยนตร์ที่แสดงการตรวจจับที่เป็นไปได้นี้ - (จำเป็นต้องใช้ QuickTime)
SIM จะไม่ตรวจจับดาวเคราะห์โดยตรง แต่โดยการตรวจจับการเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นในดาวฤกษ์แม่ “ นั่นเป็นงานที่ยากไม่มีคำถาม” Edberg กล่าว“ แต่มันก็ซับซ้อนขึ้นอยู่กับสิ่งที่เราเห็นด้วยระบบสุริยะของเราเองและสิ่งที่เราเห็นในระบบดาวเคราะห์อื่น ๆ เรารู้ว่ามีระบบอื่น ๆ อีกมากมายที่มีดาวเคราะห์มากกว่าหนึ่งดวง ดาวเคราะห์หลายดวงสามารถรบกวนการตรวจวัดได้”
แต่ซิมน่าจะสามารถตรวจจับดาวเคราะห์ขนาดต่าง ๆ ที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นได้ SIM Lite เพิ่งผ่านการศึกษาแบบ double blind ที่ดำเนินการโดยทีมสี่คนที่ยืนยันว่าเทคโนโลยีของ SIM จะช่วยให้ตรวจจับดาวเคราะห์มวลโลกในระบบดาวเคราะห์หลายดวงโดยมีความสามารถในการวัดมวลของดาวเคราะห์ขนาดต่าง ๆ ให้เหลือน้อยที่สุด โลกมวล
“ ด้วยข้อยกเว้นบางประการดาวเคราะห์ทุกดวงที่เรารู้จักถูกตรวจจับโดยใช้วิธีการที่เรียกว่าความเร็วเรเดียล” เอ็ดเบิร์กกล่าว“ ที่ซึ่งเราดูการเคลื่อนที่เป็นระยะของดาวฤกษ์เข้ามาหาเราและเคลื่อนที่ออกจากเราเป็นประจำ แต่เมื่อคุณทำการวัดแบบนั้นเมื่อคุณไม่มีข้อมูลอื่นคุณจะไม่ทราบทิศทางของวงโคจรของดาวเคราะห์ที่เกี่ยวกับดาวฤกษ์หรือมวลของดาวหรือดาวเคราะห์
ด้วยดาวฤกษ์ที่ร้อนแรงไม่สามารถใช้ความเร็วเรเดียลเพื่อค้นหาดาวเคราะห์ได้ แต่ SIM Lite จะสามารถมองเห็นดาวที่ชัดเจนในไดอะแกรมจากดาวที่เท่ห์ที่สุดจนถึงดาวที่ร้อนแรงที่สุด
“ จนถึงตอนนี้เรายังไม่พบดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกอื่น ๆ ” Edberg กล่าว (ดูบทความของเราตั้งแต่วันที่ 19/19/2009 เกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่อาจเป็น 1.4 เท่ามวลของโลก)“ ดังนั้นการค้นหาโลกที่คล้ายกันรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์เป็นเป้าหมายใหญ่จริง ๆ ”
“ มันเป็นเครื่องหมายคำถามใหญ่ในดาวเคราะห์ดวงอื่นที่เรารู้ตอนนี้ - ฉันเชื่อว่าเรารู้เพียง 10% ของมวลของดาวเคราะห์นอกระบบ” เอ็ดเบิร์กกล่าว
โปรแกรมค้นหาดาวเคราะห์ดวงที่สองที่เรียกว่า "การสำรวจแบบกว้าง" จะสำรวจดวงดาว 2,000 ดวงในกาแลคซีของเราเพื่อตรวจสอบดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่มีขนาดเท่ากับเนปจูนและใหญ่กว่า
SIM จะใช้ในการวัดขนาดของดาวตลอดจนระยะทางของดาวและสามารถทำได้แม่นยำกว่าที่เคยเป็นมาหลายร้อยเท่า SIM Lite จะวัดการเคลื่อนที่ของกาแลคซีใกล้เคียงในกรณีส่วนใหญ่เป็นครั้งแรก การตรวจวัดเหล่านี้จะช่วยในการตรวจวัดมวลรวมครั้งแรกของกาแลคซีแต่ละแห่ง ทั้งหมดนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ประเมินการกระจายของสสารมืดในกาแลคซีและจักรวาลของเรา
“ สสารมืดเป็นที่รู้จักสำหรับผลกระทบความโน้มถ่วงของมัน” เอ็ดเบิร์กกล่าว “ ดูเหมือนว่าไม่ได้โต้ตอบกับเรื่องปกติที่เรารู้ เพื่อให้ได้เบาะแสเพิ่มเติมเราต้องการทราบว่าอยู่ที่ไหน”
SIM จะวัดในระดับที่แตกต่างกันสองขนาด หนึ่งอยู่ในกาแล็กซีทางช้างเผือกทำการตรวจวัดดาวและกระจุกดาวทรงกลมและทำการตรวจวัดดาวที่ฉีกออกจากกาแลคซีขนาดเล็กที่โคจรรอบทางช้างเผือก
“ เราสามารถสร้างแบบจำลองมวลของกาแลคซีของเราและค้นหาว่ามวลนั้นอยู่ที่ไหนรวมถึงสสารมืดจำนวนมาก” เอ็ดเบิร์กกล่าว “ เมื่อเราทำการตรวจวัดว่ากาแลคซีของเราหมุนรอบตัวอย่างไรคุณจะพบว่ามันหมุนอย่างมั่นคง แทนที่จะเป็น Keplerian ที่ซึ่งคุณคิดว่าดาวพุธจะหมุนรอบดวงอาทิตย์เร็วกว่าพลูโตจากทางด้านในกาแลคซีใกล้เคียงที่สุดเท่าที่เราสามารถวัดได้ถึงใจกลางไกลออกไปไกลกว่าดวงอาทิตย์ทางช้างเผือกหมุนราวกับว่ามันเป็นของแข็ง ร่างกาย. มันไม่ใช่ร่างกายที่แข็งแกร่ง แต่นั่นหมายความว่ามันจะต้องมีความหนาแน่นที่คงที่ตลอดทางและนั่นหมายความว่ามีเรื่องที่ไกลเกินกว่าที่เราจะมองเห็น”
“ สิ่งที่เราอยากรู้อีกอย่างคือความเข้มข้นของสสารมืดในกระจุกกาแลคซี” เอ็ดเบิร์กกล่าวต่อ “ ทางช้างเผือกเป็นส่วนหนึ่งของกาแลคซีกลุ่มท้องถิ่นและ SIM มีความสามารถในการตรวจวัดดาวภายในกาแลคซีแต่ละแห่งซึ่งสามารถจำลองแบบเพื่อบอกเราว่าสสารมืดอยู่ในกลุ่ม Local หรือไม่ นี่คือการตัดขอบ นี่คือหนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ในขณะนี้ในฟิสิกส์ดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยา”
ดาวเคราะห์สุริยะและพลังงานมืดอาจดูเหมือนสองสิ่งที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงสำหรับยานอวกาศเดียวที่กำลังมองหา แต่ Edberg กล่าวว่านี่เป็นตัวอย่างของการที่ทุกอย่างเชื่อมโยงกัน
“ เพื่อให้ได้มวลดาวเคราะห์เราจำเป็นต้องรู้มวลของดาวฤกษ์แม่” เขากล่าว “ SIM จะทำการตรวจวัดดาวโดยเฉพาะดาวคู่และกำหนดมวลของดาวสำหรับดาวประเภทต่าง ๆ และสามารถประมาณขนาดของดาวเคราะห์ที่ก่อให้เกิดการสะท้อนกลับ เพื่อทำการตรวจวัดและเนื่องจากดาวฤกษ์ที่มีดาวเคราะห์กำลังกระจัดกระจายอยู่รอบท้องฟ้าเราจำเป็นต้องมีตารางของดาวที่เป็นจุดคงที่เพื่อให้เราได้ละติจูดและลองจิจูดเพื่อพูด หากคุณรู้แน่ชัดว่าเซนต์หลุยส์และลอสแองเจลิสอยู่ที่ไหนมันจะง่ายต่อการวิเคราะห์ตำแหน่งระหว่างสิ่งต่าง ๆ เราต้องทำสิ่งนี้รอบท้องฟ้าและเพื่อทำเช่นนั้นเราผูกมันลงกับดาวและซิมสามารถทำได้ นี่เป็นคำถามพื้นฐานที่เราไม่ทราบคำตอบ แต่ SIM จะช่วยเราค้นหาคำตอบ”
ดังนั้น SIM Lite จะค้นหาจากในละแวกของเราไปจนถึงขอบของจักรวาล
สถานะของยานอวกาศในอนาคตนี้เป็นอย่างไร
“ เราถูกระงับในขณะนี้” Edberg กล่าว “ เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้ผ่านการทดสอบแบบ double blind เพื่อแสดงให้เห็นว่า SIM สามารถค้นหาดาวเคราะห์คล้ายโลกในระบบที่มีดาวเคราะห์หลายดวง SIM ยังอยู่ระหว่างการตรวจสอบเพื่อลดความรุนแรงเพื่อให้กรณีที่ชุมชนวิทยาศาสตร์ดาราศาสตร์จำเป็นต้องมีภารกิจเช่น SIM เพื่อเสริมสร้างรากฐานอย่างมหาศาล”
มีการดำเนินงานด้านเทคนิคเพื่อเตรียมความพร้อมในการสร้างเครื่องมือจริง แต่เนื่องจากเหตุผลด้านงบประมาณองค์การนาซ่าจึงไม่ได้กำหนดวันเปิดตัว “ เราคิดว่าเราพร้อมที่จะเปิดตัวภายในปี 2558 เมื่อเราก้าวไปข้างหน้าจากองค์การนาซ่า” เอดเบิร์กกล่าว“ และการดำเนินการต่อไปนั้นขึ้นอยู่กับการตรวจสอบของเดวาดาลและรายงานควรจะออกประมาณหนึ่งปี”
SIM Lite จะให้ความสามารถในการวัดใหม่ทั้งหมดในทางดาราศาสตร์ การค้นพบของมันน่าจะยืนหยัดอย่างมั่นคงในขณะเดียวกันก็เสริมศักยภาพของเราในปัจจุบันรวมถึงการสำรวจอวกาศอื่น ๆ ในอนาคต
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับซิมตรวจสอบเว็บไซต์ภารกิจ
