اثنان من أكثر الموضوعات سخونة وجاذبية في الفضاء وعلم الفلك هذه الأيام هما 1.) الكواكب الخارجية - الكواكب التي تدور حول النجوم الأخرى - و 2.) المادة المظلمة - تلك الأشياء المجهولة التي يبدو أنها تشكل جزءًا كبيرًا من عالمنا. هناك مركبة فضائية قيد التطوير حاليًا يمكن أن تساعد في الإجابة على أسئلتنا حول ما إذا كانت هناك كواكب أخرى تشبه الأرض حقًا ، بالإضافة إلى تقديم أدلة على طبيعة المادة المظلمة. تسمى المركبة الفضائية SIM - مهمة قياس التداخل الفضائي. قال ستيفن إيدبرج ، عالم نظم المهمة ، "سنبحث عن كواكب أخرى حول نجوم أخرى. ومن خلال إجراء قياسات كتلة دقيقة للمجرات ، يجب أن نتمكن من قياس المادة المظلمة أيضًا".
استمع إلى بودكاست "365 يومًا من علم الفلك" في 20 يناير 2009 ومقابلتي مع ستيف إيدبرج ، و / أو اقرأ المزيد عن مهمة SIM Lite أدناه!
كان مفهوم هذه المهمة موجودًا لبعض الوقت ، وتغير المفهوم بمرور الوقت ، حيث يمر التلسكوب عبر تجسيدات مختلفة. حاليًا ، تسمى المهمة SIM Lite ، نظرًا لأن المركبة الفضائية نفسها أصبحت أصغر ، ولكن المرايا الخاصة بمقياس التداخل قد أصبحت أكبر.
في حين تم إجراء قياس التداخل في أطوال الموجات الراديوية لأكثر من 50 عامًا ، إلا أن قياس التداخل البصري قد نضج مؤخرًا فقط. يجمع قياس التداخل البصري بين ضوء التلسكوبات المتعددة ليعمل كمقراب واحد أكبر بكثير. سيحتوي SIM Lite على مستشعرين لقياس التداخل النجمية الموجيين المرئيين - بالإضافة إلى أجهزة الكشف المتقدمة الأخرى ، والتي ستعمل معًا لإنشاء تلسكوب حساس للغاية ، يدور خارج الغلاف الجوي للأرض.
قال إدبرغ: "هذه أدوات يمكنها قياس المواقع في السماء بدقة لا تصدق تقريبًا". "تصور طنين ألدرين واقفا على سطح القمر. تظاهر بأنه يحمل النيكل بين الإبهام والسبابة. يمكن لبطاقة SIM قياس سمك النيكل كما يراه شخص يقف على سطح الأرض. هذا هو ثانية القوس الصغير ، جزء صغير جدا من السماء. " شاهد مقطع فيديو يصور هذا - (يلزم وقت سريع)
من خلال القدرة على إجراء قياسات من هذا القبيل باستخدام بطاقة SIM ، سيكون من الممكن استنتاج وجود الكواكب في غضون حوالي 30 سنة ضوئية من الأرض ، ويمكن أن تكون هذه الكواكب صغيرة ومنخفضة الكتلة مثل الأرض. حتى الآن ، يتوقع فريق SIM دراسة ما بين 65 و 100 نجمة خلال مهمة مدتها خمس سنوات ، بحثًا عن نظائر الأرض ، والكواكب تقريبًا نفس كتلة الأرض التي تدور حول نجومهم في المنطقة الصالحة للسكن ، حيث يمكن أن توجد المياه السائلة.
لذا ، على سبيل المثال ، سيمكن لـ SIM Lite اكتشاف كوكب صالح للسكن حول النجم 40 Eridani A ، على بعد 16 سنة ضوئية ، معروف لمحبي المسلسل التلفزيوني "Star Trek" كموقع لكوكب منزل السيد Spock ، فولكان . شاهد فيلمًا يصور هذا الكشف المحتمل - (يلزم QuickTime).
لن تكتشف بطاقة SIM الكوكب مباشرة ، ولكن باكتشاف الحركة التي يسببها في النجم الأصلي. قال إدبرغ: "إنها مهمة صعبة ، ليس هناك شك" ، لكنها معقدة ، بناءً على ما نراه مع نظامنا الشمسي وما رأيناه في أنظمة الكواكب الأخرى. نحن نعلم أن هناك أنظمة أخرى لديها أكثر من كوكب واحد. يمكن للكواكب المتعددة أن تربك القياسات ".
ولكن يجب أن تكون بطاقة SIM قادرة على اكتشاف الكواكب ذات الأحجام المختلفة التي تدور حول النجوم الأخرى. اجتازت SIM Lite مؤخرًا دراسة مزدوجة التعمية أجرتها أربعة فرق منفصلة أكدت أن تقنية SIM ستسمح باكتشاف كواكب كتلة الأرض بين أنظمة الكواكب المتعددة ، من خلال القدرة على قياس كتلة الكواكب المختلفة الحجم ، إلى أقل من كتلة الأرض.
قال إدبرغ: "باستثناء عدد قليل من الكواكب التي نعرفها تم اكتشافها باستخدام طريقة تسمى السرعة الشعاعية" ، حيث ننظر إلى الحركة الدورية للنجم الذي يتجه نحونا ويبتعد عنا بشكل منتظم. ولكن عندما تجري قياسات من هذا القبيل ، عندما لا يكون لديك معلومات أخرى ، فأنت لا تعرف اتجاه مدار الكواكب فيما يتعلق بالنجم ، أو كتلة النجم أو الكوكب ".
مع وجود النجوم الأكثر سخونة ، لا يمكن استخدام السرعة الشعاعية للبحث عن الكواكب. لكن سيم لايت سيمكنه رؤية النجوم واضحة عبر الرسم البياني من النجوم الأكثر روعة إلى سخونة.
قال إدبرغ: "حتى الآن ، لم نجد أي كواكب أخرى بحجم الأرض". (انظر مقالنا بتاريخ 1/19/2009 حول كوكب يمكن أن يكون كتلة كتلة الأرض 1.4 مرة.) "لذا ، فإن العثور على نظائر الأرض حول النجوم مثل الشمس هو الهدف الكبير حقًا."
قال إدبرغ: "إنها علامة استفهام كبيرة في الكواكب الأخرى التي نعرفها الآن - أعتقد أننا لا نعرف سوى حوالي 10٪ من كتل الكواكب خارج المجموعة الشمسية".
سيبحث برنامج آخر للبحث عن الكواكب ، يسمى "المسح الواسع" ، ما يقرب من 2000 نجم في مجرتنا لتحديد الكواكب المنتشرة بحجم نبتون وأكبر.
سيتم استخدام بطاقة SIM أيضًا لقياس أحجام النجوم ، وكذلك مسافات النجوم ، وستكون قادرة على القيام بذلك عدة مئات من المرات بدقة أكبر مما كان ممكنًا في السابق. سيقيس SIM Lite أيضًا حركة المجرات القريبة ، في معظم الحالات ، للمرة الأولى. ستساعد هذه القياسات على توفير أول قياسات كتلة إجمالية للمجرات الفردية. كل هذا سيمكن العلماء من تقدير توزيع المادة المظلمة في مجرتنا والكون.
قال إدبرغ: "إن المادة المظلمة معروفة بتأثيراتها الجاذبية". "لا يبدو أنه يتفاعل مع المادة العادية كما نعرفها. للحصول على المزيد من القرائن ، نريد أن نعرف مكانها ".
سيتم قياس SIM على مقياسين مختلفين. أحدهما داخل مجرة درب التبانة ، مما يجعل قياسات النجوم والعناقيد الكروية ، وإجراء قياسات للنجوم التي تمزقها من المجرات الصغيرة التي تدور حول درب التبانة.
قال إدبرغ: "يمكننا عمل نموذج كتلة لمجرتنا ومعرفة مكان تلك الكتلة ، بما في ذلك ما يجب أن يكون كثيرًا من المادة المظلمة". "عندما نجري قياسات لكيفية دوران مجرتنا ، تجد أنها تدور مثل مادة صلبة. بدلاً من أن تكون كبلر ، حيث تفكر في أن كوكب عطارد يدور حول الشمس أسرع من بلوتو ، من كل الطريق داخل المجرة أقرب ما يمكننا قياسه إلى المركز ، بعيدًا عن مسافة الشمس ، تدور درب التبانة وكأنها صلبة الجسم. إنه ليس جسمًا صلبًا ، ولكن هذا يعني أنه يجب أن يكون له كثافة ثابتة على طول الطريق وهذا يعني أن هناك مادة أكثر بكثير مما يمكننا رؤيته ".
وتابع إدبرغ: "شيء آخر نود أن نعرفه هو تركيز المادة المظلمة في مجموعة المجرات". "إن درب التبانة جزء من مجموعة المجرات المحلية ، ولدى بطاقة SIM القدرة على قياس النجوم داخل المجرات الفردية ، والتي بدورها يمكن نمذجتها لإخبارنا بمكان المادة المظلمة داخل المجموعة المحلية. هذا هو احدث. هذا أحد أكبر الألغاز في الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات. "
قد تبدو الكواكب الشمسية الإضافية والطاقة المظلمة شيئين مختلفين تمامًا بالنسبة للمركبة الفضائية التي تبحث عنها ، لكن Edberg قال إن هذا مثال على كيفية ربط كل شيء معًا.
وقال "للحصول على كتل كوكب نحتاج إلى معرفة كتل النجوم الأم". "ستقوم بطاقة SIM بإجراء قياسات للنجوم ، وخاصة النجوم الثنائية ، وتحديد كتل النجوم لمجموعة متنوعة من أنواع النجوم ، وستكون قادرة على تقدير أحجام الكواكب التي تسبب الحركة الانعكاسية. لإجراء القياسات ، ولأن النجوم ذات الكواكب ستنتشر حول السماء ، نحتاج إلى شبكة من النجوم التي تمثل النقاط الثابتة لتعطينا خطوط الطول والعرض ، إذا جاز التعبير. إذا كنت تعرف بالضبط مكان سانت لويس ولوس أنجلوس ، فمن الأسهل بكثير التثليث حيث توجد الأشياء بينهما. نحن بحاجة إلى القيام بذلك في جميع أنحاء السماء ، وللقيام بذلك ، نربط ذلك بالنجوم ، ويمكن لبطاقة SIM القيام بذلك. هذه أسئلة أساسية لا نعرف إجابات عنها ، ولكن بطاقة SIM ستساعدنا في العثور على الإجابات ".
لذا ، ستقوم SIM Lite بالبحث من داخل حينا إلى حافة الكون.
ما هو وضع هذه المركبة الفضائية المستقبلية؟
قال إدبرغ: "نحن في حالة انتظار الآن". "لقد اجتزنا مؤخرًا اختبار التعمية المزدوج لإظهار أن بطاقة SIM يمكنها العثور على كواكب تشبه الأرض في الأنظمة التي تحتوي على كواكب متعددة. وتخضع بطاقة SIM أيضًا لمراجعة عشرية للتأكد من أن مجتمع العلوم الفلكي يحتاج إلى مهمة مثل بطاقة SIM لتقوية الأسس بشكل كبير. "
يجري العمل الفني للتحضير لبناء الأدوات الفعلية ، ولكن لأسباب تتعلق بالميزانية ، لم تحدد ناسا تاريخ الإطلاق. قال إدبرغ: "نعتقد أننا يمكن أن نكون مستعدين للإطلاق بحلول عام 2015 بمجرد حصولنا على الضوء الأخضر من وكالة ناسا ، والمضي قدمًا يعتمد على المراجعة العشرية ، وستصدر التقارير في غضون عام تقريبًا".
سيوفر SIM Lite إمكانية قياس جديدة تمامًا في علم الفلك. من المرجح أن تقف نتائجه بحزم من تلقاء نفسها ، بينما تكمل قدرات مراصدنا الحالية ، بالإضافة إلى المراصد الفضائية المستقبلية المخطط لها.
لمزيد من المعلومات حول SIM تحقق من موقع البعثة.
