Catatan editor - Wartawan sains dan pengarang Bruce Dorminey bercakap dengan dua saintis NASA mengenai kemungkinan memasang teleskop di kapal angkasa untuk misi planet luar.
Pencemaran cahaya di sistem suria dalaman kita, baik dari cahaya Matahari yang berdekatan dan cahaya zodiak kabur dari debu yang naik ke tali pinggang asteroid, telah lama membuat para ahli kosmologi mencari penjelasan yang lebih jelas mengenai Alam Semesta awal.
Tetapi satu pasukan di NASA, JPL dan Caltech telah meneliti kemungkinan memasang teleskop optik ke kapal angkasa tinjauan dalam misi ke sistem suria luar.
Melarikan Jerebu Ungu Sistem Suria Dalam kita
Ideanya adalah dengan menggunakan teleskop optik dalam fasa pelayaran untuk mendapatkan pegangan yang lebih baik pada cahaya latar belakang extragalactic; iaitu cahaya latar optik gabungan dari semua sumber di Alam Semesta. Mereka membayangkan kegunaan teleskop untuk menendang sekitar 5 Unit Astronomi (AU), mengenai jarak orbit Musytari. Pasukan itu kemudiannya ingin mengaitkan data mereka dengan pemerhatian berasaskan darat.
Salah satu tujuannya adalah untuk menjelaskan era reionisasi awal alam semesta. Reionisasi merujuk kepada masa ketika sinaran ultraviolet (UV) dari bintang pertama alam semesta mengionisasi medium intergalaksi (IGM) dengan melepaskan elektron dari atom atau molekul gas IGM. Tempoh reionisasi ini dianggap telah berlangsung selambat-lambatnya 450 juta tahun selepas Big Bang.
ZEBRA, debu Zodiacal, Extragalactic Background and Reionization Apparatus, adalah konsep NPL JPL yang memerlukan teleskop $ 40 juta yang terdiri daripada tiga instrumen optik / dekat-inframerah; terdiri daripada mapper bidang selebar 3 cm dan alat pencetak beresolusi tinggi 15 cm. Walau bagaimanapun, NASA masih belum memilih cadangan ZEBRA untuk salah satu misinya.
Tetapi untuk mengetahui lebih lanjut, kami bercakap dengan pakar kosmologi ZEBRA Concept dan instrumen kosmologi Jamie Bock dan ahli astronomi Charles Beichman, kedua-duanya dari NASA JPL dan Caltech.
Dorminey: Apa itu cahaya zodiak?
Beichman: Ini adalah sumber cahaya yang menyebar dalam sistem suria kita sendiri dari biji-bijian debu yang memancarkan kerana mereka telah dipanaskan oleh matahari dan terpancar oleh mereka sendiri
atau memantulkan cahaya matahari. Sekiranya anda keluar dengan cahaya bulan tanpa cahaya yang sangat terang, anda dapat melihat jalur cahaya ini dari debu ini. Ia mengikuti bidang ekliptik. Debu itu kebanyakannya berasal dari bahan di tali pinggang asteroid yang terkena tanah menjadi zarah-zarah kecil setelah beberapa perlanggaran besar.
Dorminey: Apa maksud melewati debu zodiak ini untuk pemerhatian?
Beichman: Bayangkan duduk di lembangan Los Angeles dan anda mempunyai semua kabut asap dan kabut ini dan anda ingin mengukur seberapa jernih udara di Palm Springs. Anda mesti dapat mengurangkan semua jerebu antara sana-sini dan tidak ada cara untuk melakukannya dengan tepat. Anda mesti keluar dari lembangan untuk keluar dari kabut asap.
Dorminey: Bagaimana ini dapat membantu dalam mengkaji latar belakang ekstragalaktik ini?
Bock: Extragalactic Background Light (EBL) mengukur jumlah ketumpatan tenaga cahaya yang datang dari luar galaksi kita. Cahaya ini memberikan jumlah tenaga yang dihasilkan oleh bintang dan galaksi, dan sumber lain, sepanjang sejarah masa kosmik. Latar belakang keseluruhan dapat digunakan untuk memeriksa apakah kita benar memahami sejarah pembentukan galaksi. Kami menjangkakan komponen cahaya latar dari bintang pertama mempunyai spektrum berbeza yang memuncak pada inframerah dekat; ini dapat memberitahu kita betapa terang dan berapa lama zaman ketika bintang-bintang pertama terbentuk. Malangnya, cahaya zodiak jauh lebih terang daripada latar belakang ini. Tetapi dengan pergi ke orbit Musytari, cahaya zodiak 30 kali lebih lemah daripada di Bumi, dan di orbit Saturnus 100 kali lebih lemah.
Dorminey: Adakah anda perlu melakukan misi NASA atau boleh menjadi kerjasama dengan agensi angkasa lain, seperti ESA misalnya?
Bock: Kami telah meneroka pendekatan kenaikan biaya termurah, bermitra dengan misi planet NASA. Tetapi kami dapat bekerjasama dengan agensi angkasa lain. Jupiter Eropah Icy Moons Explorer (sebelumnya JGO) kini bersaing untuk pelancaran misi kelas L berikutnya pada awal tahun 2020 dan merupakan kemungkinan menarik untuk instrumen sains fasa pelayaran yang disumbangkan. Setiap pendekatan dilengkapi dengan persekitaran kos dan perkongsian yang berbeza.
Dorminey: Adakah pemacu utama bagi teleskop EBL untuk melampaui habuk zodiak atau adakah 5 AU juga menawarkan kelebihan pemerhatian dari segi mencapai pengsan yang besar?
Bock: Terdapat kelebihan pemerhatian kerana latar belakang [sistem suria yang lebih gelap]. Dengan teleskop kecil seperti itu, kita tidak berusaha memanfaatkan manfaat ini tetapi pemerhatian masa depan dapat. Kami akan mengukur kecerahan zodiak ke Musytari dan seterusnya, dan ini mungkin mendorong pemerhatian astronomi dengan teleskop di sistem suria luar pada masa akan datang.
Dorminey: Apa jenis cabaran downlink data yang akan anda hadapi?
Bock: Keperluan data mungkin lebih kecil daripada yang pertama mungkin diharapkan, kerana gambar kami diperoleh dengan integrasi [pemerhatian] yang panjang pada resolusi spasial sederhana. Untuk cadangan planet yang kami kaji secara terperinci, jumlah data keseluruhan adalah 230 gigabait, dengan sekitar 65 peratus data ini dikembalikan dari Musytari dan keluar ke Saturnus. Titik teleskop beroperasi secara autonomi.
Dorminey: Bagaimana dengan sinaran dari Musytari yang mengganggu optik dan kamera CCD di teleskop?
Beichman: Apa yang anda akan lakukan ialah berhenti membuat pemerhatian EBL ketika berada dekat dengan Musytari. Masalah radiasi adalah ketara, jadi anda hanya akan melakukan pemerhatian sebelum dan selepas melewati Musytari.
Dorminey: Apa yang akan dilakukan oleh instrumen anda yang tidak akan dilakukan oleh Teleskop Angkasa James Webb (JWST) NASA?
Bock: JWST kemungkinan akan mengesan galaksi pertama yang paling terang, dan bergantung kepada bagaimana galaksi terbentuk, akan kehilangan sebahagian besar radiasi kerana sumbangan banyak galaksi samar. Mengukur latar belakang extragalactic memberikan jumlah sinaran dari semua galaksi dan memberikan tenaga keseluruhan. Selain itu, kita tidak memerlukan teleskop yang besar; 15 cm mencukupi.
Dorminey: Bagaimana dengan sains planet dengan teleskop?
Bock: Instrumen kami pakar dalam membuat pengukuran kecerahan permukaan rendah. Kami membuat pilihan reka bentuk khusus untuk memetakan awan debu zodiak dari dalaman ke luar sistem suria. Pandangan 3 Dimensi akan memungkinkan kita mengesan asal-usul debu antar bintang ke komet dan perlanggaran asteroid. Kita tahu ada objek tali pinggang Kuiper di luar orbit Neptunus, dan kemungkinan ada debu yang berkaitan dengannya juga.
Dorminey: Berapa lama teleskop ini berfungsi?
Bock: Setelah pemerhatian utama selesai, sudah tentu pasukan asal atau pihak luar dapat mengusulkan untuk menggunakan teleskop. Satu kes sains yang menarik adalah pemerhatian lensa mikro paralaks; pemerhatian yang menggunakan paralaks antara Bumi dan Saturnus untuk mengkaji pengaruh planet-planet exo yang mengorbit bintang-bintang yang menghasilkan peristiwa lensa mikro. Peluang sains lain termasuk peta Sabuk Kuiper di inframerah dekat; okultasi bintang oleh Kuiper Belt Objects; dan memetakan lebih banyak bidang EBL untuk perbandingan dengan tinjauan lain.
Asrama: Bagaimana pemerhatian awal teleskop berpotensi mengguncang kosmologi teori?
Beichman: Setiap kali anda melakukan pengukuran yang merupakan faktor seratus kali lebih baik daripada sebelumnya, anda selalu mendapat kejutan.
