Bu sanatçının konsepti, yıldız gölgesiyle hizalanmış bir uzay teleskobunun geometrisini gösteriyor; bu teknoloji, yıldızın yörüngesinde dönen gezegenlerin varlığını ortaya çıkarmak için yıldız ışığını engellemek için kullanılıyor.
Kaynak: NASA/JPL -Caltech
NASA’nın Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi için planlama sürüyor
Ağustos ayı başlarında, bilim insanları ve mühendisler Caltech’teki küçük bir oditoryumda bir araya gelerek, bu gözlemleri gerçekleştirme kapasitesine sahip ilk uzay teleskopunun nasıl inşa edileceğini tartıştılar. Dünya gibi gezegenlerde yaşam tespit ediliyor. Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi (HWO) adı verilen önerilen görev konsepti, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) sonra bir sonraki güçlü astrofizik gözlemevi olacak. Yıldızları, galaksileri ve güneş sistemimizin dışındaki, dış gezegenler olarak bilinen gezegenler de dahil olmak üzere diğer birçok kozmik nesneyi inceleme yeteneğine sahip olacak. Dış gezegenlerde yaşam bulmak zor bir ihtimal olsa da Caltech atölyesi, HWO’nun başka yerlerde yaşam aramak için ihtiyaç duyduğu teknolojinin durumunu değerlendirmeyi amaçladı.
“Görevi tasarlamadan önce anahtarı geliştirmemiz gerekiyor. HWO Teknik Değerlendirme Grubu (TAG) üyesi, David Morrisroe Astronomi Profesörü ve Jet Propulsion Laboratuvarı’nda (JPL) kıdemli bir araştırma bilimcisi olan Dimitri Mawet diyor NASA adına Caltech tarafından yönetilmektedir. “Teknolojinin olgunlaşma aşamasındayız. Buradaki fikir, Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi’nin devrim niteliğindeki bilimini sunmasını sağlayacak teknolojileri daha da ilerletmek ve aynı zamanda maliyetlerin aşılması riskini en aza indirmektir.”
Bir sanatçının kayalıklarla ilgili izlenimi Gezegen için en umut verici adaylardan biri olan dış gezegen Kepler-186f, potansiyel olarak yaşanabilir olabilir ancak yaşamı destekleyebilmesi için Dünya ile karşılaştırıldığında ne kadar benzer veya farklı olması gerekiyor? Katkı Sağlayan: NASA/Ames/SETI Institute/JPL–Caltech.
HWO’nun Kökeni ve Amacı
İlk olarak Ulusal Bilimler Akademisi’nin Astronomi ve Decadal Araştırması’nın bir parçası olarak önerildi Astronomi topluluğunun hedeflerini özetleyen 10 yıllık bir yol haritası olan Astrofizik 2020 (Astro2020) HWO, 2030’ların sonlarında veya 2040’ların başlarında piyasaya sürülecek. Misyonun gözlem süresi, genel astrofizik ve ötegezegen çalışmaları arasında paylaştırılacaktı.
“Decadal Survey, astrofizik için sahip olacağı dönüşümsel yeteneklerin yanı sıra tüm güneş enerjisini anlama yeteneği nedeniyle bu görevi en büyük öncelik olarak önerdi. Astro2020 on yıllık raporunun iki başkanından biri ve Caltech’teki Harold A. Rosen Fizik Profesörü ve ayrıca Fizik, Matematik ve Bilimler Bölümü Kent ve Joyce Kresa Liderlik Başkanı Fiona Harrison, diyor. Astronomi.
Teknolojik Gelişmeler ve Zorluklar
Uzay teleskopunun ötegezegenlerin atmosferlerini karakterize etme ve dolayısıyla yaşamı gösterebilecek izleri arama yeteneği, uzak bir yıldızdan gelen parlamayı engelleyen teknolojilere bağlıdır. . Yıldızın ışığını engellemenin iki ana yolu vardır: teleskobun içinde koronagraf olarak bilinen küçük bir maske ve teleskopun dışında yıldız gölgesi olarak bilinen büyük bir maske. Uzayda, yıldız gölgelikleri, aşağıdaki animasyonda görüldüğü gibi, ayçiçeği şeklinde dev bir yapıya dönüşecektir.
Bu animasyon, yıldız gölgesinin prototipini, yıldız gölgesini engellemek için tasarlanmış dev bir yapıyı göstermektedir. Gelecekteki uzay teleskoplarının gezegenlerin fotoğraflarını çekebilmesi için yıldızların parıltısı. Kredi: NASA
Her iki durumda da yıldızların ışığı engellenir ve böylece yakındaki bir gezegenden yansıyan zayıf yıldız ışığı ortaya çıkar. Bu süreç, gülümseyen arkadaşlarınızın fotoğrafını çekerken güneşi engellemek için elinizi kaldırmaya benzer. Araştırmacılar, bir gezegenin ışığını doğrudan yakalayarak, kimyasal izleri bulmak amacıyla o ışığı incelemek için spektrometre adı verilen diğer araçları kullanabilirler.Yaşanabilir bölge, bir yıldızın etrafındaki sıcaklıkların sıvı su için uygun olduğu bölgedir. “Oksijen, metan, su buharı ve yaşamın varlığına işaret edebilecek diğer kimyasalları aramak için bu ötegezegenlerin atmosferlerini araştırmak istiyoruz. Küçük yeşil adamlar değil, bu önemli kimyasalların spektral imzalarını veya biyolojik imza dediğimiz şeyleri göreceğiz.”
Siegler’e göre NASA, HWO konsepti için koronagraf rotasına odaklanmaya karar verdi, gaz devi dış gezegenleri görüntülemek için gelişmiş bir koronagraf kullanacak olan NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’na yapılan son yatırımlara dayanıyor. (Caltech’in IPAC’ı, Roma Bilim Destek Merkezi‘ne ev sahipliği yapmaktadır). Günümüzde koronagraflar, yörüngedeki JWST, Hubble ve yer tabanlı gözlemevleri de dahil olmak üzere diğer birçok teleskopta kullanılmaktadır.
MIT’den Sara Seager, Caltech çalıştayında “Dowards” başlıklı bir konuşma yaptı. Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi için Yıldız Işığının Bastırılması.” Kredi: Caltech
Yenilikler ve Gelecek Beklentileri
Mawet, Hawai’i’nin Büyük Adası’ndaki bir dağ olan Maunakea’nın tepesindeki W. M. Keck Gözlemevi’ndeki cihazlarda kullanılmak üzere koronagraflar geliştirdi. Girdap koronagrafı olarak bilinen en yeni sürüm, Mawet tarafından icat edilmiştir ve araştırmacıların genç ve sıcak gazların termal emisyonlarını doğrudan görüntülemesine ve incelemesine olanak tanıyan bir araç olan Keck Gezegen Görüntüleyici ve Karakterizatörünün (KPIC) içinde bulunur. dev ötegezegenler. Koronagraf, bir yıldızın ışığını, cihazın yıldızlarından yaklaşık bir milyon kat daha sönük olan gezegenlerin fotoğraflarını çekebileceği noktaya kadar iptal eder. Bu, araştırmacıların genç gaz devi ötegezegenlerin atmosferlerini, yörüngelerini ve dönüşlerini ayrıntılı olarak karakterize etmelerine olanak tanıyarak diğer güneş sistemlerinin oluşumu ve evrimiyle ilgili soruların yanıtlanmasına yardımcı olur.
Ancak doğrudan ikiz bir Dünya gezegeninin görüntülenmesi; Bildiğimiz hayat büyük olasılıkla gelişecek ve mevcut teknolojilerde büyük bir iyileştirme yapılması gerekecek. Yaşanabilir bölgede, güneş benzeri yıldızların yörüngesinde dönen Dünya gibi gezegenler, yıldızlarının parıltısında kolayca kaybolur. Örneğin kendi güneşimiz, Dünya’nın ışığını 10 milyar kat daha fazla parlatıyor. Bir koronagrafın yıldız ışığını bu seviyede bastırabilmesi için araştırmacıların teknolojilerinin sınırlarını zorlaması gerekecek. Mawet, “Bu gerekli yıldız ışığı bastırma seviyesine yaklaştıkça, zorluklar katlanarak daha da zorlaşıyor” diyor.
Teknoloji Müdürü Dr. Nick Siegler’in anlatımıyla NASA Dış Gezegen Keşif Programının bu sürümü, koronagrafın işleyişine ve dış gezegenlerin doğrudan görüntülenmesine nasıl yardımcı olabileceğine ilişkin ayrıntılı bir açıklama sağlar. Kredi: NASA
Caltech atölyesi katılımcıları, ışık dalgalarının (yukarıdaki videoya bakın) cihazın içindeki son derece hassas deforme olabilen bir ayna ile kontrol edilmesini içeren bir koronagraf tekniğini tartıştılar. Koronagraflar bir yıldızın ışığının çoğunu engelleyebilirken, başıboş ışık yine de son görüntüye ulaşarak benekler gibi görünebilir. Araştırmacılar, deforme olabilen aynanın yansıtıcı yüzeyini itip çeken binlerce aktüatörü kullanarak, artık yıldız ışığı damlacıklarını iptal edebilirler.
Yaklaşan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, bu tür koronagrafı kullanan ilk teleskop olacak. Aynası aktif olarak deforme olacağı için “aktif” olarak anılır. JPL’de daha fazla test yapıldıktan sonra Roma koronagrafı, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki son teleskopa entegre edilecek ve en geç 2027’de uzaya fırlatılacak. Roma koronagrafı, gökbilimcilerin muhtemelen bundan bir milyar kat daha sönük ötegezegenleri görüntülemesine olanak tanıyacak. onların yıldızları. Buna hem olgun hem de genç gaz devlerinin yanı sıra gezegen oluşum sürecinden kalan enkaz diskleri de dahildir.
“Roma Koronagraf Aleti, NASA’nın güneş sistemimiz dışında yaşam bulma yolundaki bir sonraki adımıdır.” diyor JPL’de Roman’ın koronagrafı alet teknolojisi uzmanı Vanessa Bailey. “Günümüzün teleskopları ile Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi arasındaki performans farkı, bir anda kapatılamayacak kadar büyük.Koronagraf maskeleri ve deforme olabilen aynalar da dahil olmak üzere gerekli teknolojilerin birçoğunu, laboratuvar dışında daha önce hiç ulaşılamayan performans düzeylerinde gösterecek.”
Güneşe benzer bir yıldızın etrafındaki Dünya ikizini doğrudan görüntüleme arayışı, şu anlama gelecektir: Roman’ın koronagrafının arkasındaki teknolojiyi daha da ileri götürüyoruz. Mawet, “Aynaları pikometre düzeyinde hassasiyetle deforme edebilmemiz gerekiyor” diye açıklıyor. “Yıldız ışığını, Roman’ın koronagrafına kıyasla kabaca 100 kat daha bastırmamız gerekecek. Atölye, teknolojimizdeki boşlukların nerede olduğunu ve önümüzdeki on yıl içinde nerelerde daha fazla geliştirme yapmamız gerektiğini anlamamızda bize rehberlik etti.”
Atölyedeki diğer konuşma konuları arasında en iyi birincil ayna türü de yer alıyordu. koronagraf, ayna kaplamaları, mikrometeoroidlerin aynalara verdiği hasarla mücadele, deforme olabilen ayna teknolojileri ve ayrıca entegre modelleme ve tasarım için dedektörler ve gelişmiş araçlarla kullanım için. Mühendisler ayrıca yıldız gölgesi ve teknolojik hazırlığı hakkında da bir durum güncellemesi sağladı.
Dünya İkizlerini Keşfetmeye Giden Yol
Bu arada, teknoloji ilerledikçe, diğer bilim adamlarının da gözleri yıldızlara çevrilmiş durumda. HWO’nun görüntüleyeceği Dünya benzeri gezegenler. Şu ana kadar 5.500’den fazla ötegezegen keşfedildi ancak bunların hiçbiri gerçek anlamda Dünya’ya benzemiyor. Keck Gözlemevi’ndeki Caltech liderliğindeki yeni Keck Gezegen Bulucu (KPF) gibi gezegen avlama araçları, yıldızların yörüngede dönerken onlara uyguladıkları çekişleri arayarak gezegenleri bulmak için daha donanımlı hale geldi. . Daha ağır gezegenler, yıldızlarına daha yakın yörüngede dönen gezegenler gibi daha fazla çekme kuvveti uygular. KPF, küçük kırmızı yıldızların yaşanabilir bölgelerinde (kırmızı yıldızların yaşanabilir bölgeleri daha yakındadır) Dünya boyutunda gezegenleri bulmak için tasarlandı. Önümüzdeki birkaç yıl içinde yapılacak ek iyileştirmelerle KPF, Dünya ikizlerini tespit edebilir.
HWO 2030’ların sonu veya 2040’ların başında piyasaya sürüldüğünde, bilim insanları en az 25 Dünya ikizinden oluşan bir kataloğa sahip olmayı umuyorlar. keşfedilecek gezegenler gibi.
Önümüzdeki uzun yola rağmen, atölyedeki bilim insanları bu zorlukları ülkenin dört bir yanından Pasadena’ya seyahat eden meslektaşlarıyla hevesle tartıştılar. JPL direktörü Laurie Leshin (MS ’89, PhD ’95) toplantının başlangıcında moral verici bir konuşma yaptı. “Bu heyecan verici ve göz korkutucu bir mücadele” dedi. “Ama hepimiz bunun için yaşıyoruz. Bunu yalnız yapmıyoruz. Bunu işbirliği içinde yapıyoruz.”
.