Nowy teleskop kosmiczny sprawdzi, czy planet swobodnych jest więcej niż gwiazd
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Kosmiczny Nancy Grace Roman przeszedł niezwykle ważny test wibracyjny. Symulowano podczas niego warunki, jakie będą panowały podczas wystrzeliwania teleskopu w przestrzeń kosmiczną, by upewnić się, że urządzenie przetrzyma podróż. Taki test jest jak dość silne trzęsienie ziemi, jednak z pewnymi różnicami. W przeciwieństwie do trzęsienia ziemi, poszczególnie częstotliwości wstrząsów są aplikowane jedna po drugiej. Rozpoczynamy od wstrząsów o niskiej amplitudzie i przechodzimy do coraz wyższych, a po drodze wszystko sprawdzamy. To bardzo skomplikowany proces, mówi Cory Powell, analityk NASA odpowiedzialny za integralność strukturalną teleskopu.
Podczas testu symulowano siły o 25% większe, niż te, które będą oddziaływały na teleskop w czasie startu. Po teście teleskop został przewieziony do clean roomu, gdzie zostanie szczegółowo zbadany. Badania mają potwierdzić, że wyszedł z testu bez szwanku i można montować na nim antenę nadawczo-odbiorczą. Kolejnym ważnym testem będzie sprawdzenie całej elektroniki, następnie urządzenie zostanie poddane testom termicznym w warunkach obniżonego ciśnienia. Sprawdzą one, czy urządzenia przetrwają warunki panujące w kosmosie.
Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, w listopadzie rozpocznie się proces składania całego teleskopu. Przed końcem roku ma on przejść ostateczne testy. Jego wystrzelenie planowane jest na maj 2027, ale pracujący przy nim zespół chce, by urządzenie było gotowe do startu już jesienią przyszłego roku.
Grace Nancy Roman Space Telescope to urządzenie pracujące w podczerwieni. Powstał dzięki niezwykłemu prezentowi od Narodowego Biura Rozpoznania, które przed laty przekazało NASA... dwa nieużywane teleskopy kosmiczne klasy Hubble'a. Teleskop Roman dostarczy równie wyraźnych obrazów co Hubble, jednak jego pole widzenia jest 100-razy większe. Dzięki temu praca, którą Hubble wykonuje w 650 godzin, Teleskop Roman wykona w 3 godziny.
Celem jego misji naukowej będzie badanie ciemnej materii – ma to robić za pomocą trzech niezależnych technik: badania barionowych oscylacji akustycznych, odległych supernowych oraz słabego soczewkowania grawitacyjnego – poszukiwanie planet pozasłonecznych, bezpośrednie obrazowanie planet pozasłonecznych i wykrywanie pierwotnych czarnych dziur.
Podstawowa misja naukowa teleskopu planowana jest na 5 lat. Można jednak przypuszczać, że – podobnie jak w przypadku wielu innych misji – teleskop będzie w na tyle dobrym stanie, że zostanie ona przedłużona.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed czterema laty informowaliśmy, że NASA wybrała przyszłą misję, która pozwoli lepiej zrozumieć ewolucję wszechświata oraz zbadać, na ile powszechne w naszej galaktyce są podstawowe składniki niezbędne do powstania życia. Misja SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) wystartowała 11 marca i właśnie przysłała pierwsze zdjęcia. W ciągu dwóch lat pracy ma dostarczyć danych o ponad 450 milionach galaktyk i ponad 100 milionach gwiazd w Drodze Mlecznej.
Mimo, że zdjęcia pochodzą z nieskalibrowanych jeszcze instrumentów, więc nie nadają się więc do prowadzenia badań, pokazują niezwykłe możliwości misji i – przede wszystkim – dowodzą, iż czujniki działają. Na każdym z sześciu obrazów, po jednym dla każdego z wyspecjalizowanych detektorów, widzimy jasne źródła światła, jak galaktyki czy gwiazdy. Każdy z nich powinien zawierać ponad 100 000 takich źródeł. Trzy górne obrazy prezentują ten sam obszar nieboskłonu, co trzy dolne. Widzimy tutaj pełne pole widzenia SPHEREx. To prostokątny obszar około 20-krotnie szerszy niż Księżyc w pełni widziany z Ziemi. Gdy w drugiej połowie kwietnia SPHEREx rozpocznie badania naukowe, będzie wykonywał około 600 takich ujęć na dobę.
Najnowszy teleskop NASA działa w podczerwieni i wykorzystuje 102 filtry, po 17 dla każdego z czujników. Dzięki temu, badając unikatową sygnaturę światła, będzie mógł wykrywać różne związki chemiczne i molekuły. Urządzenie pomoże też mierzyć odległość do zaobserwowanych obiektów, co pozwoli na badanie odległych galaktyk i tworzenie trójwymiarowej mapy wszechświata.
Zanim jednak SPHEREx przystąpi do badań, musi zostać odpowiednio przygotowany. Przez ostatnie dwa tygodnie inżynierowie z JPL (Jet Propulsion Laboratory), którzy zarządzają misją, sprawdzali stan teleskopu. Dotychczas wszystko działa bez zarzutu.
Obecnie trwa schłodzenie czujników i innego sprzętu do docelowej temperatury roboczej około -210 stopni Celsjusza. Bez osiągnięcia tak niskiej temperatury promieniowanie cieplne samego teleskopu uniemożliwiłoby rejestrowanie obrazu w podczerwieni. Co interesujące, chłodzenie jest całkowicie pasywne. SPHEREx nie wykorzystuje w tym celu elektryczności czy specjalnych chłodziw, dzięki czemu był tańszy i prostszy w budowie. A chłodzi się dzięki trzem stożkowatym osłonom, które chronią urządzenia przed ciepłem Słońca oraz Ziemi oraz specjalnym lustrom, które odbijają promieniowanie cieplne urządzeń bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną.
Przesłane obrazy testowe dowiodły, że czujniki teleskopu zostały dobrze ustawione i zapewniają ostry obraz. To bardzo dobra informacja, gdyż odpowiedniego dostrojenia ostrości można było dokonać jedynie na Ziemi. W przestrzeni kosmicznej nie można już tego zmienić. Z tego, co widzimy na zdjęciach wynika, że zespół odpowiedzialny za instrumenty idealnie wykonał swoją robotę, cieszy się Jamie Bock, główny naukowiec misji.
SPHEREx zapewni naukowcom ogólny przegląd nieboskłonu. O ile teleskopy takie jak Webb czy Hubble badają bardzo szczegółowo niewielki wycinek nieba, SPHEREx zapewnia bardzo szeroki widok. Posłuży zresztą między innymi do określania celów obserwacyjnych dla bardziej precyzyjnych urządzeń. Możliwości nowego teleskopu są tak duże, że w ciągu dwóch lat aż czterokrotnie sfotografuje on całe niebo.
Program Explorer, w ramach którego powstał SPHEREx, to najstarszy wciąż kontynuowany program naukowy NASA. Pierwszą misją, jaką przeprowadzono w jego ramach, była Explorer 1 wystrzelona w 1958 roku. Dotychczas w ramach programu przeprowadzono około 100 misji w przestrzeni kosmicznej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Nancy Grace Roman Space Telescope jest o krok bliżej do rozpoczęcia misji. Do Goddard Space Flight Center, w którym teleskop jest składany, dostarczono ostatni duży element, Optical Telscope Assembly. To zespół optyczny, który składa się z 2,4-metrowego zwierciadła głównego, dziewięciu zwierciadeł dodatkowych, elektroniki sterującej i innych elementów całości. Historia tego teleskopu kosmicznego przyszłej generacji rozpoczęła się od niezwykłego prezentu, jaki NASA otrzymała od jednej z najbardziej tajemniczych agencji wywiadowczych, Narodowego Biura Rozpoznania (National Reconnaissance Office, NRO).
W 2012 roku NRO przekazało NASA... dwa teleskopy szpiegowskie klasy Hubble'a. Teleskopy nigdy nie były używane, znajdowały się w stanie Nowy Jork. Były mniejsze, nowsze i nowocześniejsze od Hubble'a, miały 100-krotnie większe pole widzenia. NRO przed ich przekazaniem usunęła z teleskopów niektóre elementy, nie zdradzając jednak, jakie.
Tym samym, niespodziewanie, NASA stała się właścicielem dwóch teleskopów z optyką na najwyższym światowym poziomie. Przez kolejny rok agencja prowadziła konsultacje, zbierała opinie i projekty dotyczące jak najlepszego wykorzystania teleskopów. Przekazanie teleskopów przez NRO zbiegło się w czasie z planowaną od 2010 roku przez NASA misją WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope). Padła więc propozycja, by jeden z teleskopów wykorzystać we WFIRST. NASA na tę propozycję przystała, a posiadanie teleskopu przekonało polityków do przyznania pieniędzy na realizację misji. W kolejnych latach Kongres przyznawał na misję pieniądze, nawet więcej, niż NASA wnioskowała. W 2017 roku niezależny audyt potwierdził, że misja jest potrzebna i pozwoli na przeprowadzenie przełomowych badań, jakich nie można było prowadzić za pomocą dostępnych teleskopów.
Dwa lata później nad WFIRST zawisły czarne chmury. Administracja prezydenta Trumpa chciała ją zlikwidować, stwierdzając, że prace nad kolejnym wielkim teleskopem, który miałby rozpocząć misję wkrótce po tym, jak NASA wyda 8,8 miliarda USD na Teleskop Webba, nie są priorytetem dla Agencji. Kongres nie zgodził się z tym stanowiskiem i prace nad WFIRST kontynuowano. Polegały one, między innymi, na na zmianie kształtu lustra teleskopu otrzymanego od NRO oraz dostosowaniu jego elektroniki do specyfikacji misji, która ma prowadzić obserwacje w zakresie podczerwieni. W międzyczasie ogłoszono, że oficjalna nazwa WFIRST będzie brzmiała Nany Grace Roman Space Telescope.
W ten sposób uhonorowano zmarłą w 2018 roku amerykańską astronom, pierwszą w historii dyrektor jednego z wydziałów NASA (Działu Astronomii), która wniosła olbrzymi wkład w klasyfikację i charakterystykę gwiazd, a ze względu na rolę, jaką odegrała przy rozwoju Teleskopu Hubble'a, nazywana była jego matką.
Teleskop został już poddany testom, podczas których musiał przetrwać wibracje i oddziaływanie fal dźwiękowych, jakie pojawią się podczas startu rakiety wynoszącej go w przestrzeń kosmiczną. Przez miesiąc był też testowany w temperaturze i przy ciśnieniu panującym w miejscu, gdzie będzie pracował. Inżynierowie musieli się upewnić, że podczas pracy temperatura urządzenia będzie stała z dokładnością do ułamków stopnia Celsjusza. Tylko dzięki temu będzie on mógł w sposób stabilny skupić się na obserwowanych obiektach i dostarczyć dokładnych obrazów. Teleskop zawiera niemal 100 elementów grzejnych, które mają utrzymać jego stabilną temperaturę. Przed przeprowadzeniem tego testu szczegółowo zbadano też powietrze odsysane z komory testowej, by sprawdzić, czy nie zawiera ono zanieczyszczeń, które mogłyby osiąść na teleskopie.
Teraz w bazie Goddard Optical Telscope Assembly zostanie zamontowany na elemencie Instrument Carrier, który połączy zespół optyczny z dwoma dodatkowymi elementami WFI (Wide-Field Instrument) oraz CGI (Coronographic Instrument). Następnie do całości zamontowana zostanie cała elektronika, wraz z „mózgiem” teleskopu. Start misji przewidywany jest na maj 2027 roku.
Nancy Grace Roman Space Telescope ma badać ciemną energię, uzupełniając w ten sposób europejską misję Euclid. Wspólnie z nią spróbuje rozwiązać zagadkę rozszerzania się wszechświata, a podczas badań wykorzysta trzy techniki: barionowe oscylacje akustyczne, obserwacje supernowych i słabe soczewkowanie grawitacyjne. Teleskop będzie prowadził też badania egzoplanet pod kątem występowania na nich życia i będzie szukał pierwotnych czarnych dziur.
Teleskop ma 100-krotnie większe pole widzenia od Hubble'a, dzięki czemu będzie skanował nieboskłon 1000-krotnie szybciej, zapewniając podobną rozdzielność co Hubble. Przegląd nieba będzie wykonywany za pomocą 300-megapikselowej kamery WFI pracującej w zakresie od 0,48 do 2,30 μm. Z kolei CGI to nowatorski koronograf, służący do blokowania światła gwiazd w celu uwidocznienia planet znajdujących się w ich pobliżu. Jednym z celów misji jest przetestowanie tej technologii, zanim trafi ona do przyszłych obserwatoriów kosmicznych wyspecjalizowanych w poszukiwaniu planet nadających się do zamieszkania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy skupieni wokół projektu COSMIC-DANCE poinformowali o odkryciu od 70 do 170 nieznanych dotychczas planet swobodnych (FFP – free-floating planet), czyli takich, które nie są powiązane z żadną gwiazdą i samotnie wędrują przez przestrzeń kosmiczną. Odkrycia dokonali w jednym z najbliższych obszarów gwiazdotwórczych, asocjacji Skorpiona-Centaura.
Nie znamy natury planet swobodnych, nie wiemy, dlaczego nie są powiązane grawitacyjnie z żadną gwiazdą. Być może powstają podobnie jak gwiazdy, w wyniku kolapsu grawitacyjnego niewielkich chmur gazu. A być może formują się podobnie jak inne planety w dysku protoplanetarnym krążącym wokół gwiazd, i potem w wyniku oddziaływania jakichś sił – na przykład sąsiednich planet – zostają wyrzucone ze swojego układu planetarnego. Żeby rozwiązać tajemnicę planet swobodnych potrzebujemy dużej homogenicznej próbki takich planet.
Specjaliści z COSMIC-DANCE postanowili poszukać FFP na obszarze nieboskłonu obejmującym asocjację Skorpiona-Centaura. Asocjacje gwiazd to otwarte gromady, w których gwiazdy nie są ze sobą grawitacyjnie powiązane.
Znalezienie planet swobodnych w gromadach gwiazd jest bardzo trudne. Potrzebna są bardzo czułe instrumenty. Gwiazdy są dość jasne i łatwe do zauważenia. Planety zaś są tysiące razy ciemniejsze, a dodatkową trudnością jest odróżnienie planeto od gwiazd i galaktyk w tle, mówi Núria Miret Roig, która wraz z zespołem zajmowała się poszukiwaniami planet. Naukowcy połączyli dwie techniki. Przeanalizowali publicznie dostępne bazy fotografii astronomicznych oraz bazy danych, w których zamieszczono informacje o ruchu, kolorze i jasności dziesiątków milionów źródeł światła. Dane takie zostały zebrane za pomocą najlepszych dostępnych teleskopów pracujących w podczerwieni i świetle widzialnym.
Dzięki wykorzystaniu ponad 80 000 obrazów i około 100 terabajtów danych zbieranych przez 20 lat członkom COSMIC-DANCE udało się zidentyfikować do 170 możliwych planet swobodnych. Okazało się, że wszystkie one znajdują się w asocjacji Skorpiona-Centaura.
To, jak dotąd, największa grupa planet swobodnych zaobserwowanych bezpośrednio w pojedynczej asocjacji. Niemal podwoiliśmy liczbę znanych FFP. Ich liczba zdecydowanie przekracza liczbę planet swobodnych jaką powinniśmy zaobserwować, gdyby planety takie powstawały w wyniku kolapsu małych chmur molekularnych. To zaś wskazuje, że musi istnieć inny mechanizm ich powstawania. Na podstawie dostępnej nam wiedzy o dynamice układów planetarnych stwierdzamy, że ważnym mechanizmem powstawania planet swobodnych jest ich wyrzucanie z orbit ich gwiazd, stwierdzają naukowcy.
Jeśli zagęszczenie planet swobodnych w innych regionach gwiazdotwórczych jest podobne jak w asocjacji Skorpiona-Centaura, to w całej Drodze Mlecznej mogą istnieć miliardy planet wielkości Jowisza, które nie są powiązane z gwiazdami. Jeszcze więcej może być FFP wielkości Ziemi, gdyż w układach planetarnych występują one częściej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W przyszłym miesiącu odbędzie się start Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST), a NASA już myśli o budowie kolejnych wielkich teleskopów kosmicznych. Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR) oraz Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEX 4-H) to dwie koncepcje, które otrzymały najwyższą rekomendację Narodowych Akademii Nauk USA w ramach przeprowadzonego właśnie Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 (Astro2020). Tym samym Akademie Nauk uznały LUVOIR i HabEX za najbardziej obiecujące projekty naukowe i zarekomendowały bezzwłoczne skierowanie ich do kolejnego etapu prac.
Oba teleskopy mają działać w pasmach IR (podczerwień), O (optycznym) oraz UV (ultrafiolet), a ich celem będzie obserwowanie planet znajdujących się w ekosferach gwiazd podobnych do Słońca oraz inne badania astrofizyczne. Zarysowany przez Akademie program „IR/O/UV Large Telescope Optimized for Observing Habitable Exoplanets and General Astrophysics” zakłada, że w ciągu 6 lat koncepcja takiego teleskopu zostanie dopracowana w najmniejszych szczegółach, a koszt wstępnych prac wyniesie 800 milionów USD. Natomiast docelowy koszt całej misji, w cenach z roku 2020, ma zamknąć się kwotą 11 miliardów dolarów.
Zarówno LUVOIR jak i HabEX miałyby zostać umieszczone w punkcie libracyjnym L2, a ich celem będzie głównie wykrywanie planet w ekosferach, czyli w takich odległościach od gwiazd, że na planetach tych możliwe byłoby istnienie wody w stanie ciekłym. Oba teleskopy miałyby badać atmosfery takich planet i poszukiwać w nich biosygnatur, świadczących o istnieniu życia.
Zespół stojący za projektem LUVOIR przedstawił dwie koncepcje. LUVOIR-A miałby mieć lustro o średnicy 15,1 metra i 4 nadające się do serwisowania instrumenty naukowe, a LUVOIR-B – lustro o średnicy 8 metrów i 3 instrumenty. Dla porównania, Teleskop Hubble'a ma lustro o średnicy 2,4 m, a średnica lustra JWST wynosi 6,5 metra. Akademie Nauk zarekomendowały dalsze prace nad projektem LUVOIR-B. Z przedstawionych dokumentów dowiadujemy się, że koszt tego projektu miałby wynieść 17 miliardów dolarów. Przy założeniu optymalnego finansowania i bezproblemowego przebiegu prac, teleskop mógłby zostać wystrzelony za 20 lat.
Znacznie tańszy, bo wyceniony „tylko” na 10,5 miliarda USD, ma być HabEX 4-H. Teleskop ten ma pracować w podobnych zakresach co LUVOIR-B, ale korzystałby z 4-metrowego lustra. Mógłby zostać wystrzelony za 18 lat.
Znalezienie podobnych do Ziemi planet, krążących wokół gwiazd jest niezwykle trudne. Ich wykrywanie jest poza możliwościami obecnie planowych misji. Rozwijamy jednak techniki, które to umożliwią i jesteśmy blisko posiadania odpowiednich narzędzi i wysłania ich w przestrzeń kosmiczną. Misje takie jak LUVOIR to narzędzia, których potrzebujemy. Moim zdaniem poszukiwanie życia w naszej galaktyce i poza nią to jedno z najważniejszych zadań nauki, mówi profesor Martin Barstow z University of Leicester, który z ramienia UK Space Agency jest zewnętrznym obserwatorem przy zespole LUVOIR. Barstow to współautor raportu popierającego tę koncepcję. Jest on też przewodniczącym Space Telescope Institute Council, który nadzoruje organizację zarządzającą teleskopem Hubble'a, która będzie też zarządzała JWST.
W rekomendacji Narodowych Akademii Nauk czytamy, że po zakończeniu prac nad szczegółową koncepcją teleskopów, NASA powinna skupić się na zrealizowaniu jednej z tych misji. Jej podstawowym celem powinno być przeszukanie około 25 planet pozasłonecznych pod kątem występowania na nich biosygnatur. Prace nad wdrożeniem misji powinny rozpocząć się w drugiej połowie obecnej dekady, a jej wystrzelenie należy zaplanować na pierwszą połowę lat 40. bieżącego wieku. Cele naukowe misji, jeśli zostaną osiągnięte, mogą zmienić to, jak postrzegamy miejsce ludzkości we wszechświecie, stwierdzili specjaliści z Narodowych Akademii Nauk.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.