Vera Rubin Observatory burde være i stand til at opdage et par interstellare objekter om måneden.

Vera C. Rubin Observatoriet, tidligere Large Synoptic Survey Telescope (LSST), påbegyndes næste år. Ikke ønsker at lade et perfekt akronym gå til spilde, dens første kampagne bliver kendt som Legacy Survey of Space and Time (LSST). Denne 10-årige undersøgelse vil studere alt fra mørkt stof og mørk energi til dannelsen af ​​Mælkevejen og små objekter i solsystemet.

Ifølge en ny undersøgelse af Amir Siraj og professor Abraham Loeb fra Harvard University, en anden fordel ved denne undersøgelse vil være opdagelsen af ​​interstellare objekter, der regelmæssigt kommer ind i solsystemet. Disse resultater, når det kombineres med fysiske karakteriseringer af objekterne, vil lære os en hel del om planetsystemernes oprindelse og natur (og kunne teoretisk set hjælpe os med at få øje på en rumvæsensonde eller to).

Da 'Oumuamua fløj forbi Jorden i oktober 2017, det blev det første interstellare objekt nogensinde observeret af astronomer. Nu, år efter denne betydningsfulde begivenhed, forskere diskuterer stadig, hvad det kunne have været - nyere teorier tyder på, at det kan være et mørkt brint-isbjerg eller en interstellar "støvkanin". Men måske den mest spændende mulighed var den, som prof. Loeb selv foreslog.

I en undersøgelse fra 2018, der dukkede op i The Astrophysical Journal - med titlen "Kunne solstrålingstryk forklare 'Oumuamuas ejendommelige acceleration?" - Dr. Shmuel Baily og Prof. Loeb foreslog, at det interstellare objekt faktisk kunne være et interstellart rumfartøj. Dette var delvist baseret på spektrene opnået fra 'Oumuamua, og hvordan den på mystisk vis accelererede på vej ud af solsystemet.

Uanset om 'Oumuamua var en rumvæsensonde eller ej, Baily og Loeb hævdede, at i det mindste, det repræsenterede en ny klasse af objekter, som astronomer aldrig før har set. I september 2019, et andet interstellart objekt (2I/Borisov) blev set passere gennem solsystemet. Mens denne tydeligvis var en komet, det var med til at illustrere, at interstellare objekter regelmæssigt besøger solsystemet (og nogle bliver endda).

Et observatorium som Vera C. Rubin, derfor, giver en stor mulighed for at lære mere om interstellare objekter og de processer, der fører til dannelsen og naturen af ​​stjernesystemer. For én ting, ved at studere objekter i solsystemet, det kan potentielt gange antallet af objekter, vi skal studere. Som prof. Loeb fortalte Universe Today via e-mail:

'Oumuamua og Borisov var de første to interstellare objekter, der blev bekræftet i solsystemet. Vera C. Rubin Observatory himmelundersøgelse, der starter om et par år, kaldet Legacy Survey of Space of Time (LSST), kunne finde et nyt interstellart objekt hver måned, hvis de befolker tilfældige baner. Vores papir behandler spørgsmålet om, hvad der kan læres af talrige statistikker over interstellare objekter.

LSST vil stole på Rubin Observatorys Simonyi Survey Telescope (SST), en stor blændeåbning, vidfelt, jordbaseret teleskop til at overvåge den sydlige himmel i de optiske bånd, der spænder fra 320 til 1050 nm (fra den nær-ultraviolette til den infrarøde). Dens tre store spejle vil blive aktivt kontrolleret for at korrigere for atmosfæriske forvrængninger, og billeder vil blive optaget ved hjælp af en 3, 200 megapixel digitalkamera.

Mellem dets tekniske muligheder og de otte videnskabelige samarbejder, der vil stole på dets data, Vera C. Rubin forventes at give værdifuldt videnskabeligt afkast. Disse omfatter måling af ekspansionshastigheden for at bestemme indflydelsen af ​​mørk energi og mørkt stof, kortlægning af Mælkevejen, opdager forbigående hændelser som novaer, supernovaer, gammastråleudbrud og andre fænomener.

Det vil også give astronomer mulighed for at øge antallet af små objekter, der er katalogiseret i solsystemet – såsom asteroider og Kuiper Belt Objects (KBO'er) – med en faktor på 10 til 100. Kombineret med nøjagtige modeller, der forudsiger den hastighed, hvormed interstellare objekter vil rejse, når de når solsystemet, Siraj og Loeb viser, hvordan LSST kunne multiplicere antallet af kendte interstellare objekter i solsystemet.

"Vera C Rubin Observatory vil observere himlen i både hidtil uset dybde og kadence, " Siraj fortalte Universe Today (også via e-mail). "Som et resultat, det er klar til i høj grad at forbedre vores forståelse af små kroppe i solsystemet, inklusive interstellare objekter."

Som de angiver i deres undersøgelse, den hastighed, hvormed objekter udstødes fra deres respektive systemer (som er sammenlignelig med deres kredsløbshastigheder, før de blev "sparket") er afgørende for at forstå, hvor i systemet de stammer fra. For eksempel, objekter i de ydre rækker ville let blive slynget ud på grund af en forbipasserende stjerne og ville have lave udkastningshastigheder som et resultat. Disse er sandsynligvis også den mest almindelige type interstellare objekter som et resultat.

Tilsvarende gravitationsinteraktioner med planeter nær eller inden for en stjernes beboelige zone (HZ), der resulterede i udstødninger, ville resultere i masser af planetesimaler, der rejser med høje hastigheder. Disse hastigheder ville være i overensstemmelse med objekternes kredsløbshastighed inden for deres stjernes HZ, og ville derfor fortælle videnskabsmænd en hel del om mekanikken, der virker i det system. Som Loeb forklarede, de overvejede alt dette, mens de lavede deres beregninger:

"Vi overvejede udstødning af interstellare objekter i tilfældige retninger i forhold til hastigheden af ​​deres værtsstjerner og beregnede den resulterende fordeling af hastigheder, når de kommer ind i solsystemet, under hensyntagen til solens særlige hastighed i forhold til stjernerne i dens nabolag."

"Da interstellare objekter produceres i planetsystemer omkring andre stjerner, vi overtog stjernernes kinematik plus en ekstra hastighedskomponent, der tegner sig for objektets udstødningshastighed i forhold til stjernen, " tilføjede Siraj.

Hvad de fandt var, at den typiske udstødningshastighed for et objekt kunne udledes af dets hastighed, når det først ankom til solsystemet, og retningen for dets ankomst. I denne henseende, deres hastighed ville tjene som en indikator for, hvor tæt de var på deres stjerner, da de blev dannet, og hvornår de blev slynget ud. Eller som Siraj opsummerede:

"Vi fandt ud af, at fordelingen af ​​hastigheder, hvormed interstellare objekter bevæger sig, og de retninger, hvorfra de stammer, vil kode information om det 'spark', som interstellare objekter modtager, når de forlader deres moderstjerne. Denne 'spark'-hastighed afspejler området i planeten. [disk], hvorfra objektet stammer, giver indsigt i, hvordan planetarisk systemdannelse fungerer, og hvordan interstellare objekter skabes."

For eksempel, hvis de stammer fra udkanten, som Oort-skyerne i solsystemet, deres sparkehastighed ville være ubetydelig. På den anden side, hvis de stammer fra et systems HZ, hastigheden kunne overskride rækkevidden af ​​stjernernes hastigheder i deres solområde (tivis af km/s). At kende deres fødested, derfor, kunne give vigtige fingerpeg om de processer, der skabte dem, såvel som deres natur.

I forlængelse heraf studiet af disse objekter vil give værdifuld indsigt i de processer, hvorved asteroider, kometer og planeter dannes i stjernesystemer. Og hvis nogle af disse objekter faktisk er interstellare rumsonder, der udforsker universet, som Dr. Baily og Prof. Loeb har foreslået, så er mulighederne endnu mere dybtgående.

"Objekter af interesse for SETI-søgninger kan potentielt ses ved usædvanlige hastigheder og oprindelsesretninger, " sagde Siraj. Kombineret med Vera C. Rubins evne til at give hurtige meddelelser om en detektionsbegivenhed (hvilket vil lette opfølgende observationer betydeligt), astronomer ville være i stand til at se disse objekter komme længe før de passerer tæt på vores sol eller flyver Jorden forbi.

"Hvis underlige genstande som 'Oumuamua blev produceret af teknologiske civilisationer, så kan de repræsentere en 'besked i en flaske, '" tilføjede Loeb. Denne mulighed er noget, som prof. Loeb diskuterer meget detaljeret i sin kommende bog, med titlen "Extraterrestrial:The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth" - planlagt til at blive offentliggjort den 26. januar, 2021.

Siraj og Loebs anbefaling er et godt eksempel på, hvordan fremskridt inden for et område af astronomi kan give positive resultater på et andet. Ved at bruge næste generations instrumenter og observatorier til at katalogisere flere stjerner, flere planeter og flere objekter, astronomer vil have flere eksempler på, hvad der er muligt i universet. Studiet af disse objekter vil også fortælle os meget om den fysik og mekanik, der styrer det.

Og hvis det ikke er for meget at håbe på, måske vil en interstellar sonde eller to blive fundet i processen. I betragtning af hvad vi sendte derud med Pioneer Plaques og Voyager Records, det bliver interessant at se, hvad en besked fra en udenjordisk art vil have at sige! Mine penge er på "Svar ikke!"