Vera Rubini observatoorium peaks aastas leidma 5 tähtedevahelist objekti, millest paljusid saaksime kosmoselaevadega taga ajada

Aasta (võib-olla kahe) pärast Vera C. Rubini observatoorium Tšiilis hakkab tööle ja alustab oma 10-aastast ruumi ja aja päranduuringut (LSST). Selle 8,4-meetrise (27 jala) peegli ja 3,2 gigapikslise kaamera abil kogub see vaatluskeskus eeldatavasti 500 petabaiti pilte ja andmeid. Samuti käsitletakse mõningaid kõige pakilisemaid küsimusi universumi struktuuri ja evolutsiooni ning kõige selle kohta.

Üks LSST-i väga oodatud aspekte on see, kuidas see võimaldab astronoomidel leida ja jälgida tähtedevahelisi objekte (ISO-sid), mis on muutunud eriti huvipakkuvaks pärast seda, kui Oumuamua lendas läbi meie süsteemi 2017. aastal. hiljutine uuring Chicago ülikooli ja Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse (CfA) meeskond tuvastab Rubini observatoorium oma 10-aastase missiooni jooksul umbes 50 objekti, millest paljusid saame kohtumismissioonide abil lähedalt uurida. .

Nende artikkel, mis kirjeldab nende leide ja mida vaadatakse läbi avaldamiseks Planetary Science Journal , juhtis Chicago ülikooli astronoomia ja astrofüüsika osakonna teadur Devin Hoover. Temaga liitus Darryl Seligman, T.C. Chamberlini järeldoktor Chicago Ülikooli geofüüsikaliste teaduste osakonnas; ja Matthew Payne, Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse SAO teadur.

Sellest ajast peale, kui inimkond nägi esimest korda tähtedevahelist objekti 19. oktoober 2017 , on astronoomid mõelnud tulevaste külastajatega kohtumise võimalusele. Kui astronoomid olid juba teoretiseerinud, et meie Päikesesüsteemi külastavad tähtedevahelised objektid (ISO-d) paar korda aastas, siis Oumuamua on esimene selline objekt, mida kunagi täheldati. Veelgi enam, viis, kuidas ta klassifitseerimist trotsis, viis kiiresti arusaamisele, et see objekt oli esimene seda tüüpi objekt, mida kunagi vaadeldud.

See ei tekitanud puudust spekulatsioonidest, mis see olla võiks, võimalused ulatusid a vesiniku jäämägi , tükk a Pluuto sarnane keha , tähtedevaheline ' rinnaga jänku ”, ja isegi an maaväline päikesepuri . Olenemata selle tegelikust olemusest kinnitas Oumuamua ainuüksi olemasolu, et ISO-d on meie galaktikas statistiliselt olulised, mida tugevdas teise ISO tuvastamine ( 2I / Borisov ) peaaegu kaks aastat hiljem.

Nagu juhtivautor Devin Hooper selgitas Universe Todayle e-posti teel, on ISO õppimise väljavaade väga paljutõotav, arvestades, mida nad esindavad:

'Tähtedevahelised objektid esindavad Päikesevälistes süsteemides planeedi moodustumise protsessi ehitusplokke ja jääke. Nii nagu Päikesesüsteemi komeedid ja asteroidid on meile selle tekkest rohkem rääkinud kui planeedid ise, räägivad tähtedevahelised objektid planeetide ja tähtede tekkest rohkem kui eksoplaneedid ja tähed. Kuna need objektid läbivad Päikesesüsteemi, saame ilma teistesse planeedisüsteemidesse reisimata saada ülevaate päikeseväliste planeetide ehitusplokkidest.

„Oumuamua (vasakul) ja 2I/Borisov (paremal) on ainsad kaks ISO-d, mida me kindlalt teame. Pildi krediit: ESO/M. Kornmesser; NASA, ESA ja D. Jewitt (UCLA)

Nendel põhjustel ootab astronoomiaringkond huviga rohkemate tähtedevaheliste objektide avastamist. Mitmed uuringud on juba näidanud, kuidas uued instrumendid tuvastavad mitu sellist objekti aastas, mis võimaldab astronoomidel piirata seda tüüpi objektide omadusi ja määrata, kuidas Oumuamua ja 2I/Borisov üldisesse populatsiooni sobivad.

Näiteks on teadlased näidanud, et Vera C. Rubini observatoorium tahe tuvastada mitu ISO-d aastas kui LSST algab. Samamoodi on ettepanekuid kiired pealtkuulamismissioonid võimeline kohtumine mõne sellise objektiga . Et teha kindlaks, kui palju objekte oleks tuvastatav ja ligipääsetav, viisid Hoover ja tema kolleegid läbi arvutisimulatsioonide seeria, mis genereeris päikesesüsteemi sisenevate ISO-de kogu populatsiooni.

Objektide arvutihedus põhines sellel, mida `Oumuamua ja 2I/Borisovi tuvastamine eeldas – st 10²⁶meie galaktikas ja üks, mis igal ajahetkel läbib sisemist Päikesesüsteemi. Hoover ütles, et näha, milline oleks LSST-ga tuvastatav, töötasid nad välja kolm tuvastamiskriteeriumi:

„Esiteks peab ISO minimaalne näiv suurusjärk olema alla 24; teisisõnu, see peab olema piisavalt hele, et LSST seda jälgida. Teiseks peab ISO saavutama kõrguse üle +30 kraadi; teisisõnu, see peab olema taevas piisavalt kõrgel... Lõpuks peab Päikese kõrgus olema alla -18 kraadi; teisisõnu, Päike on horisondi all, et taevas vaatluse ajal piisavalt tumedaks muuta. Teine ja kolmas kriteerium tagavad, et tuvastatavad ISO-d on taevas Päikesest märkimisväärselt kaugel.

Kunstniku ülevaade kosmoseaparaadi Comet Interceptor missioonikontseptsioonist, mis lendab Maa lähedusest, et kohtuda välisest päikesesüsteemist sissetuleva pikaajalise komeedi või tähtedevahelise objektiga. Krediit: ESA

Kui mis tahes sisemist päikesesüsteemi läbiv ISO vastab kõigile kolmele kriteeriumile mis tahes punktis oma trajektooril (langeb kokku LSST 10-aastase vaatluskampaaniaga), peeti seda tuvastatavaks. Nad leidsid, et nende simulatsiooni ISO-populatsioonist oleks ligikaudu 20% LSST-ga tuvastatavatest isikutest kättesaadavad ka spetsiaalse ISO kohtumismissiooniga. See on ligikaudu üks ISO saavutatav aastas ajavahemikus 2022/23–2032/33.

Lähitulevikku vaadates võimaldavad need tulemused teadlastel välja töötada vaatlusstrateegiad, mis suurendavad ISO-de tuvastamise tõenäosust ja aitavad kindlaks teha, millised tulevased kohtumismissioonid on teostatavad. Nagu Hoover ütles:

„Täpsemalt on 1,69% meie valimis olevatest ISO-dest nii tuvastatavad kui ka saavutatavad kohtumismissiooniga, kui delta-v kiirus on 30 km/s. Nõuame mõlemat kriteeriumi, kuna teame ainult tuvastatud ISO-de trajektoore, mis võimaldab neile pealtkuulamismissioone saata. See sõltub muidugi rohkemate ISO-de avastamisest. Kuna astronoomiaringkond suurendab oma tuvastamisvõimalusi, uurime palju suuremat arvu ISO-sid, mis võimaldab meil kohtumismissiooni jaoks valida laiema sihtmärkide hulgast.

Praegu on arendamisel kaks missiooni – ESA Komeedi pealtkuulaja missioon ja NASA SILD kontseptsioon – mõlemat käsitlesid selles uuringus Hoover ja tema kolleegid. Nagu Hoover märkis, on nende missioonide delta-v vastavalt 15 km/s (54 000 km/h; 33 554 mph) ja 2 km/s (7200 km/h; 4474 mph). See ei vasta nende uuringus täpsustatud delta-v nõuetele, mis kitsendab oluliselt kättesaadavate ISO-de populatsiooni.

Tšiilis Cerro Pachonis ehitatakse Vera C. Rubini observatooriumi. Krediit: Wil O’Mullaine/LSST

Tegelikult näitavad Hooveri ja tema kolleegide saadud tulemused, et nende kahe missiooniga kahanes saavutatavate ISO-de protsent nende valimis vastavalt 0,471% ja 0,003%. Arvestades ISO-de arvu tihedust nende simulatsioonis, on see umbes 1 ISO aastas, mis oleks NASA BRIDGE kontseptsiooni abil tuvastatav ja saavutatav. Siiski on palju ettepanekuid pealtkuulamismissioonide kohta, millel on suurem delta-v võimekus, nt valguspurjed ja suunatud energiaga massiivid . Isegi aeglasematel missioonidel on siiski võimalus kohtuda.

'Tehnoloogiliste piirangute tõttu on praeguste missioonide delta-v võimalused piiratud, kuid see ei muuda kohtumismissiooni ISO-ga võimatuks,' ütles Hoover. 'Arvestades praegust hinnangut ISO-de arvu tiheduse kohta päikesesüsteemis, on ~100 igal ajahetkel 5 AU sfääris. Arvestades aega, mis kulub tüüpilisel ISO-l 5 AU sfääri ületamiseks, arvutasime välja, et LSST peaks oma 10-aastase vaatluskampaania jooksul tuvastama BRIDGE jaoks ~10 saavutatavat sihtmärki. Seega ei välistaks ma madala delta-v pealtkuulamismissioonide võimalust.

Tulevikku vaadates on selle uuringu tulemused astronoomidele ja kosmoseagentuuridele märkimisväärselt kasulikud. Lisaks ajakohastatud hinnangutele selle kohta, kui palju ISO-sid varsti tuvastatakse, võimaldavad need tulemused ka teadlastel välja töötada vaatlusstrateegiaid, mis suurendavad ISO-de tuvastamise tõenäosust. Lisaks rõhutavad nad vajadust spetsiaalsete pealtkuulamismissioonide järele, mis suudaksid meie süsteemi müratavate ISO-dega sammu pidada!

Lisalugemist: arXiv