Hai trong số những chủ đề hấp dẫn và hấp dẫn nhất trong vũ trụ và thiên văn học ngày nay là 1.) ngoại hành tinh - các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác - và 2.) vật chất tối mà không biết là thứ dường như chiếm một phần đáng kể trong vũ trụ của chúng ta. Có một tàu vũ trụ hiện đang được phát triển có thể giúp trả lời các câu hỏi của chúng tôi về việc có thực sự có các hành tinh giống Trái đất khác ngoài đó không, cũng như cung cấp manh mối về bản chất của vật chất tối. Tàu vũ trụ được gọi là SIM - Nhiệm vụ giao thoa không gian. Stephen Weberg sẽ tìm kiếm các Trái đất khác xung quanh các ngôi sao khác, Stephen cho biết, Stephen Edberg, Nhà khoa học hệ thống cho nhiệm vụ, và thực hiện các phép đo khối lượng chính xác của các thiên hà, chúng ta cũng có thể đo được vật chất tối.
Nghe ngày 20 tháng 1 năm 2009, 365 ngày của Thiên văn học Podcast và cuộc phỏng vấn của tôi với Steve Edberg, và / hoặc đọc thêm về nhiệm vụ SIM Lite bên dưới!
Khái niệm cho nhiệm vụ này đã xuất hiện được một thời gian và khái niệm này đã thay đổi theo thời gian, với kính viễn vọng trải qua các hóa thân khác nhau. Hiện tại, nhiệm vụ đang được gọi là SIM Lite, vì bản thân tàu vũ trụ đã nhỏ hơn, tuy nhiên các gương cho giao thoa kế đã trở nên lớn hơn.
Trong khi giao thoa kế ở bước sóng vô tuyến đã được thực hiện trong hơn 50 năm, giao thoa quang học chỉ mới trưởng thành gần đây. Giao thoa quang học kết hợp ánh sáng của nhiều kính thiên văn để thực hiện như một kính thiên văn đơn, lớn hơn nhiều. SIM Lite sẽ có hai cảm biến giao thoa kế sao có bước sóng nhìn thấy - cũng như các máy dò tiên tiến khác, sẽ phối hợp với nhau để tạo ra một kính viễn vọng cực kỳ nhạy, quay xung quanh bầu khí quyển Trái đất.
Edberg Đây là những dụng cụ có thể đo lường các vị trí trên bầu trời với độ chính xác gần như không thể tin được, Ed nói. Envision Buzz Aldrin đứng trên mặt trăng. Giả vờ anh ấy cầm niken giữa ngón cái và ngón trỏ. SIM có thể đo độ dày của niken mà ai đó đứng trên bề mặt Trái đất nhìn thấy. Đó là một giây cung nhỏ, một phần rất nhỏ của bầu trời. Xem video mô tả điều này - (Cần thời gian nhanh)
Có khả năng thực hiện các phép đo như thế với SIM, sẽ có thể suy ra sự hiện diện của các hành tinh trong vòng 30 năm ánh sáng từ Trái đất và những hành tinh đó có thể có khối lượng nhỏ và thấp như Trái đất. Đến bây giờ, nhóm SIM dự đoán sẽ nghiên cứu từ 65 đến 100 sao trong nhiệm vụ năm năm, tìm kiếm các chất tương tự Trái đất, các hành tinh có khối lượng tương đương với Trái đất quay quanh các ngôi sao của chúng trong vùng có thể ở được, nơi có thể tồn tại nước lỏng.
Vì vậy, ví dụ, SIM Lite có thể phát hiện một hành tinh có thể ở được xung quanh ngôi sao 40 Eridani A, cách chúng ta 16 năm ánh sáng, được biết đến với những người hâm mộ loạt phim truyền hình Star Star Trek, là nơi đặt hành tinh quê nhà của ông Spock, Vulcan . Xem một bộ phim miêu tả sự phát hiện có thể này - (Cần có QuickTime).
SIM sẽ không phát hiện trực tiếp một hành tinh, nhưng bằng cách phát hiện chuyển động mà nó gây ra trong ngôi sao mẹ. Một số nhiệm vụ khó khăn, đó là một nhiệm vụ khó khăn, không có câu hỏi nào, Edberg nói, nhưng nó trở nên phức tạp, dựa trên những gì chúng ta thấy với hệ mặt trời của chính chúng ta và những gì chúng ta đã thấy trong các hệ hành tinh khác. Chúng ta biết có những hệ thống khác ngoài kia có nhiều hơn một hành tinh. Nhiều hành tinh có thể làm nhiễu các phép đo.
Nhưng SIM sẽ có thể phát hiện các hành tinh có kích thước khác nhau quay quanh các ngôi sao khác. SIM Lite gần đây đã thông qua một nghiên cứu mù đôi được thực hiện bởi bốn nhóm riêng biệt đã xác nhận rằng công nghệ của SIM sẽ cho phép phát hiện các hành tinh có khối lượng Trái đất giữa các hệ thống nhiều hành tinh, bằng cách có khả năng đo khối lượng của các hành tinh có kích thước khác nhau, ở mức thấp đến mức Khối lượng trái đất.
Ed Với một vài ngoại lệ, tất cả các hành tinh mà chúng ta biết đều được phát hiện bằng phương pháp gọi là vận tốc hướng tâm, Ed nói, Edberg, chúng tôi nhìn vào chuyển động định kỳ của ngôi sao tiến về phía chúng tôi và di chuyển ra xa chúng tôi một cách thường xuyên. Nhưng khi bạn thực hiện các phép đo như thế, khi bạn không có thông tin nào khác, bạn không biết định hướng của các hành tinh quỹ đạo đối với ngôi sao hoặc khối lượng của ngôi sao hoặc hành tinh.
Với những ngôi sao nóng nhất, vận tốc hướng tâm có thể được sử dụng để tìm kiếm các hành tinh. Nhưng SIM Lite sẽ có thể nhìn rõ các ngôi sao trên sơ đồ từ những ngôi sao tuyệt nhất đến những ngôi sao nóng nhất.
Ed cho đến nay, chúng tôi đã tìm thấy bất kỳ hành tinh nào có kích thước bằng Trái đất khác, Edberg nói. (Xem bài viết của chúng tôi từ 1/19/2009 về một hành tinh có thể có khối lượng gấp 1,4 lần Trái đất.) Vì vậy, việc tìm kiếm các chất tương tự Trái đất quanh các ngôi sao như mặt trời thực sự là mục tiêu lớn.
Edberg cho biết một dấu hỏi lớn trong các hành tinh khác mà chúng ta biết bây giờ - tôi tin rằng chúng ta chỉ biết khoảng 10% khối lượng của các hành tinh ngoài hệ mặt trời, Ed nói.
Một chương trình tìm kiếm hành tinh thứ hai, được gọi là khảo sát trên phạm vi rộng, Trực tiếp sẽ thăm dò khoảng 2.000 ngôi sao trong thiên hà của chúng ta để xác định các hành tinh phổ biến có kích thước bằng sao Hải Vương và lớn hơn.
SIM cũng sẽ được sử dụng để đo kích thước của các ngôi sao, cũng như khoảng cách của các ngôi sao và có thể thực hiện chính xác hơn hàng trăm lần so với trước đây. SIM Lite cũng sẽ đo chuyển động của các thiên hà gần đó, trong hầu hết các trường hợp, lần đầu tiên. Các phép đo này sẽ giúp cung cấp các phép đo tổng khối lượng đầu tiên của từng thiên hà. Tất cả những điều này sẽ cho phép các nhà khoa học ước tính sự phân bố vật chất tối trong thiên hà và vũ trụ của chúng ta.
Vật chất tối được biết đến với những ảnh hưởng hấp dẫn của nó, Ed nói. Có vẻ như nó không tương tác với vật chất bình thường như chúng ta biết. Để có thêm manh mối về nó, chúng tôi muốn biết nó ở đâu.
SIM sẽ đo trên hai thang đo khác nhau. Một người ở trong thiên hà Milky Way, thực hiện các phép đo các ngôi sao và cụm sao cầu, và thực hiện các phép đo các ngôi sao đã bị xé ra khỏi các thiên hà nhỏ hơn quay quanh Dải Ngân hà.
Edberg cho biết, chúng ta có thể tạo ra mô hình khối của thiên hà của chúng ta và tìm ra khối lượng đó ở đâu, bao gồm cả những gì phải có rất nhiều vật chất tối. Khi chúng ta thực hiện các phép đo về cách thiên hà của chúng ta quay, bạn thấy rằng nó xoay như một vật rắn. Thay vì là Keplerian, nơi bạn nghĩ rằng Sao Thủy đi xung quanh mặt trời nhanh hơn Sao Diêm Vương, từ mọi nơi trong thiên hà gần đến mức chúng ta có thể đo được đến trung tâm, vượt ra ngoài khoảng cách của mặt trời, Dải Ngân hà xoay tròn như một vật rắn thân hình. Nó không phải là một cơ thể rắn, nhưng điều đó có nghĩa là nó phải có mật độ không đổi trong suốt quá trình và điều đó có nghĩa là có nhiều vấn đề hơn chúng ta có thể thấy.
Một điều khác mà chúng tôi muốn biết là sự tập trung của vật chất tối trong cụm thiên hà, ED Edberg tiếp tục. Milky Way là một phần của Nhóm thiên hà Địa phương và SIM có khả năng đo các ngôi sao trong các thiên hà riêng lẻ, từ đó có thể được mô hình hóa để cho chúng ta biết vật chất tối nằm trong Nhóm Địa phương. Đây là cắt cạnh. Đây là một trong những bí ẩn lớn hiện nay trong vật lý thiên văn và vũ trụ học.
Các hành tinh năng lượng mặt trời bổ sung và năng lượng tối có vẻ như là hai thứ hoàn toàn khác nhau cho một tàu vũ trụ đang tìm kiếm, nhưng Edberg cho biết đây là một ví dụ về cách mọi thứ gắn kết với nhau.
Để có được khối lượng hành tinh, chúng ta cần biết khối lượng của các ngôi sao mẹ, ông nói. SIM SIM sẽ thực hiện các phép đo sao, đặc biệt là sao nhị phân và xác định khối lượng sao cho nhiều loại sao khác nhau và có thể ước tính kích thước của các hành tinh gây ra chuyển động phản xạ. Để thực hiện các phép đo, và vì các ngôi sao có các hành tinh sẽ nằm rải rác trên bầu trời, chúng ta cần có một mạng lưới các ngôi sao là các điểm cố định để cung cấp cho chúng ta vĩ độ và kinh độ. Nếu bạn biết chính xác St. Louis và Los Angeles ở đâu, thì nó sẽ dễ dàng hơn trong việc sắp xếp các vị trí giữa chúng. Chúng ta cần phải làm điều này trên khắp bầu trời và để làm điều đó, chúng ta buộc nó xuống các ngôi sao và SIM có thể làm điều đó. Đây là những câu hỏi cơ bản mà chúng tôi không thể biết câu trả lời, nhưng SIM sẽ giúp chúng tôi tìm ra câu trả lời.
Vì vậy, SIM Lite sẽ tìm kiếm từ trong khu phố của chúng ta đến rìa vũ trụ.
Điều gì về tình trạng của tàu vũ trụ trong tương lai này?
Hiện tại, chúng tôi đang chờ đợi, Edberg nói. Gần đây, chúng tôi đã vượt qua bài kiểm tra mù đôi để cho thấy SIM có thể tìm thấy các hành tinh giống Trái đất trong các hệ thống có nhiều hành tinh. SIM cũng đang trải qua quá trình đánh giá thập phân để đưa ra trường hợp cộng đồng khoa học thiên văn cần phải có sứ mệnh như SIM để củng cố nền tảng rất lớn.
Công việc kỹ thuật đang được thực hiện để chuẩn bị xây dựng các công cụ thực tế, nhưng vì lý do ngân sách, NASA chưa ấn định ngày ra mắt. Vượt qua
SIM Lite sẽ cung cấp khả năng đo hoàn toàn mới trong thiên văn học. Phát hiện của nó có thể sẽ tự đứng vững, đồng thời khen ngợi khả năng của các đài quan sát không gian hiện tại trong tương lai của chúng tôi.
Để biết thêm thông tin về SIM, hãy xem trang web của nhiệm vụ.
