Dua topik yang paling hangat dan menarik dalam ruang dan astronomi pada masa ini adalah 1.) exoplanet - planet yang mengorbit bintang lain - dan 2.) materi gelap - benda yang tidak diketahui yang nampaknya membentuk sebahagian besar alam semesta kita. Terdapat kapal angkasa yang sedang dalam pengembangan yang dapat membantu menjawab soalan kami mengenai sama ada benar-benar ada planet serupa Bumi di luar sana, dan juga memberi petunjuk akan sifat benda gelap. Kapal angkasa itu dipanggil SIM - Space Interferometry Mission. "Kami akan mencari Bumi lain di sekitar bintang lain," kata Stephen Edberg, Saintis Sistem untuk misi itu, "dan dengan membuat pengukuran massa galaksi yang tepat, kita juga harus dapat mengukur bahan gelap."
Dengarkan Podcast "365 Hari Astronomi" 20 Januari 2009 dan wawancara saya dengan Steve Edberg, dan / atau baca lebih lanjut mengenai misi SIM Lite di bawah!
Konsep untuk misi ini sudah ada untuk sementara waktu, dan konsepnya telah berubah dari masa ke masa, dengan teleskop melalui penjelmaan yang berbeza. Pada masa ini, misi itu disebut SIM Lite, kerana kapal angkasa itu sendiri semakin kecil, namun cermin untuk interferometer semakin besar.
Walaupun interferometri pada panjang gelombang radio telah dilakukan selama lebih dari 50 tahun, interferometri optik baru sahaja matang baru-baru ini. Interferometri optik menggabungkan cahaya beberapa teleskop untuk berfungsi sebagai teleskop tunggal yang jauh lebih besar. SIM Lite akan mempunyai dua sensor interferometer bintang panjang-gelombang yang dapat dilihat - serta pengesan canggih lain, yang akan bekerjasama untuk membuat teleskop yang sangat sensitif, mengorbit di luar atmosfera Bumi.
"Ini adalah instrumen yang dapat mengukur kedudukan di langit hingga ketepatan yang hampir tidak dapat dipercaya," kata Edberg. "Bayangkan Buzz Aldrin berdiri di bulan. Berpura-pura dia memegang nikel antara ibu jari dan jari telunjuk. SIM dapat mengukur ketebalan nikel itu seperti yang dilihat oleh seseorang yang berdiri di permukaan Bumi. Itu adalah satu arka mikro kedua, pecahan langit yang sangat kecil. " Tonton video yang menggambarkan ini - (Waktu Pantas diperlukan)
Memiliki kemampuan untuk membuat pengukuran seperti itu dengan SIM, kita dapat menyimpulkan kehadiran planet dalam jarak sekitar 30 tahun cahaya dari Bumi, dan planet-planet tersebut dapat berjisim sekecil dan rendah seperti Bumi. Setakat ini, pasukan SIM menjangkakan kajian antara 65 dan 100 bintang dalam misi lima tahun, mencari analog Bumi, planet kira-kira sama jisimnya dengan Bumi yang mengorbit bintang mereka di zon yang dapat dihuni, di mana air cair dapat wujud.
Jadi, misalnya, SIM Lite dapat mengesan planet yang dapat dihuni di sekitar bintang 40 Eridani A, 16 tahun cahaya, yang diketahui oleh peminat siri televisyen "Star Trek" sebagai lokasi planet asal Mr. Spock, Vulcan . Lihat filem yang menggambarkan kemungkinan pengesanan ini - (QuickTime diperlukan).
SIM tidak akan mengesan planet secara langsung, tetapi dengan mengesan pergerakan yang disebabkannya pada bintang induk. "Itu tugas yang sukar, tidak ada pertanyaan," kata Edberg, "tetapi menjadi rumit, berdasarkan apa yang kita lihat dengan sistem suria kita sendiri dan apa yang telah kita lihat di sistem planet lain. Kita tahu ada sistem lain di luar sana yang mempunyai lebih dari satu planet. Pelbagai planet dapat mengelirukan pengukuran. "
Tetapi SIM semestinya dapat mengesan planet bersaiz berbeza yang mengorbit bintang lain. SIM Lite baru-baru ini lulus kajian double blind yang dilakukan oleh empat pasukan berasingan yang mengesahkan bahawa teknologi SIM akan memungkinkan pengesanan planet massa Bumi di antara sistem berbilang planet, dengan kemampuan untuk mengukur jisim planet berukuran berbeza, hingga serendah Jisim bumi.
"Dengan beberapa pengecualian, semua planet yang kita ketahui dikesan menggunakan kaedah yang disebut kecepatan radial," kata Edberg, "di mana kita melihat pergerakan berkala bintang yang datang ke arah kita dan menjauh dari kita secara berkala. Tetapi apabila anda membuat pengukuran seperti itu, apabila anda tidak mempunyai maklumat lain, anda tidak mengetahui orientasi orbit planet berkenaan dengan bintang, atau jisim sama ada bintang atau planet ini. "
Dengan bintang paling panas, halaju radial tidak dapat digunakan untuk mencari planet. Tetapi SIM Lite akan dapat melihat bintang yang jelas di seluruh rajah dari bintang paling sejuk hingga paling panas.
"Setakat ini, kami tidak menemui planet berukuran Bumi yang lain," kata Edberg. (Lihat artikel kami dari 1/19/2009 tentang planet yang mungkin 1,4 kali jisim Bumi.) "Jadi, mencari analog Bumi di sekitar bintang seperti matahari benar-benar merupakan tujuan besar."
"Ini adalah tanda tanya besar di planet lain yang kita ketahui sekarang - saya percaya kita hanya mengetahui sekitar 10% jisim planet ekstrasur," kata Edberg.
Program pencarian planet kedua, yang disebut "tinjauan luas", akan menyelidiki kira-kira 2.000 bintang di galaksi kita untuk menentukan kelaziman planet berukuran Neptunus dan lebih besar.
SIM juga akan digunakan untuk mengukur ukuran bintang, serta jarak bintang, dan dapat melakukannya beberapa ratus kali lebih tepat daripada sebelumnya. SIM Lite juga akan mengukur pergerakan galaksi berdekatan, dalam kebanyakan kes, untuk pertama kalinya. Pengukuran ini akan membantu memberikan ukuran massa pertama galaksi individu. Semua ini akan membolehkan para saintis menganggarkan penyebaran bahan gelap di galaksi dan alam semesta kita sendiri.
"Bahan gelap terkenal dengan kesan graviti," kata Edberg. "Nampaknya tidak berinteraksi dengan perkara biasa seperti yang kita ketahui. Untuk mendapatkan lebih banyak petunjuk, kami ingin mengetahui di mana ia berada. "
SIM akan mengukur pada dua skala yang berbeza. Salah satunya adalah dalam Galaksi Bima Sakti, membuat pengukuran bintang dan kelompok globular, dan membuat pengukuran bintang yang telah terkoyak dari galaksi kecil yang mengorbit Bima Sakti.
"Kita dapat melakukan model massa galaksi kita dan mengetahui di mana jisim itu, termasuk apa yang harus banyak materi gelap," kata Edberg. “Ketika kami membuat pengukuran bagaimana galaksi kami berputar, anda dapati galaksi itu berputar seperti pepejal. Daripada menjadi Keplerian, di mana anda memikirkan Merkurius mengelilingi matahari lebih cepat daripada Pluto, dari jauh ke dalam galaksi sedekat yang kita dapat mengukur ke pusat, hingga ke luar jarak matahari, Bima Sakti berputar seperti itu padat badan. Ia bukan badan yang padat, tetapi itu bermaksud ia mesti mempunyai ketumpatan yang tetap sepanjang jalan dan itu bermakna ada lebih banyak perkara daripada yang dapat kita lihat. "
"Perkara lain yang ingin kami ketahui adalah kepekatan bahan gelap dalam kelompok galaksi," sambung Edberg. "Bima Sakti adalah bagian dari Galaksi Kumpulan Lokal, dan SIM memiliki kemampuan untuk mengukur bintang dalam galaksi individu, yang pada gilirannya dapat dimodelkan untuk memberitahu kita di mana benda gelap berada di dalam Kumpulan Tempatan. Ini canggih. Ini adalah salah satu misteri besar sekarang dalam astrofizik dan kosmologi. "
Planet solar tambahan dan tenaga gelap mungkin kelihatan seperti dua perkara yang berbeza untuk satu kapal angkasa yang dicari, tetapi Edberg mengatakan ini adalah contoh bagaimana semuanya terikat bersama.
"Untuk mendapatkan jisim planet, kita perlu mengetahui jumlah bintang induk," katanya. "SIM akan membuat pengukuran bintang, terutamanya bintang binari, dan menentukan jisim bintang untuk pelbagai jenis bintang, dan dapat menganggar ukuran planet yang menyebabkan pergerakan refleks. Untuk membuat pengukuran, dan kerana bintang-bintang dengan planet-planet akan tersebar di langit, kita perlu mempunyai kisi-kisi bintang yang merupakan titik tetap untuk memberi kita garis lintang dan garis bujur, untuk bercakap. Sekiranya anda tahu dengan tepat di mana St. Louis dan Los Angeles, maka lebih mudah untuk melakukan segitiga di mana perkara-perkara di antara mereka. Kita perlu melakukan ini di seluruh langit, dan untuk itu kita mengikatnya ke bintang, dan SIM dapat melakukannya. Ini adalah soalan asas yang tidak kami ketahui jawapannya, tetapi SIM akan membantu kami mencari jawapannya. "
Oleh itu, SIM Lite akan mencari dari dalam kawasan kejiranan kita ke pinggir alam semesta.
Apakah status kapal angkasa masa depan ini?
"Kami ditahan sekarang," kata Edberg. "Kami baru-baru ini lulus ujian double blind untuk menunjukkan bahawa SIM dapat menemukan planet seperti Bumi dalam sistem yang mempunyai banyak planet. SIM juga sedang menjalani tinjauan dekad untuk membuat kes bahawa komuniti sains astronomi perlu mempunyai misi seperti SIM untuk memperkuat asas-asasnya. "
Kerja teknikal sedang dilakukan untuk mempersiapkan untuk membina instrumen yang sebenarnya, tetapi kerana alasan anggaran, NASA belum menetapkan tarikh pelancaran. "Kami rasa kami akan siap untuk diluncurkan pada tahun 2015 setelah kami mendapatkan kemajuan dari NASA," kata Edberg, "dan langkah selanjutnya bergantung pada tinjauan dekad, dan laporan tersebut akan keluar dalam waktu sekitar satu tahun."
SIM Lite akan memberikan kemampuan pengukuran yang sama sekali baru dalam astronomi. Penemuannya kemungkinan akan berdiri sendiri, sambil memuji kemampuan semasa kita, serta pemerhati ruang masa depan yang dirancang.
Untuk maklumat lebih lanjut mengenai SIM, lihat laman web misi.
