NASA-værktøjet forbereder sig på at afbilde fjerne planeter
Det romerske Coronagraph-instrument på NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope vil hjælpe med at bane vejen i søgen efter beboelige verdener uden for vores solsystem ved at teste nye værktøjer, der blokerer stjernelys, og afslører planeter skjult af deres moderstjerners skær. Teknologidemonstrationen blev for nylig sendt fra NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien til agenturets Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, hvor den har sluttet sig til resten af rumobservatoriet som forberedelse til opsendelse i maj 2027.
Før sin rejse på tværs af landet gennemgik den romerske Coronagraph den mest komplette test af sine evner til at blokere stjernelys endnu - hvad ingeniører kalder "at grave det mørke hul". I rummet vil denne proces gøre det muligt for astronomer at observere lys direkte fra planeter omkring andre stjerner eller exoplaneter. Når først de er blevet demonstreret på romersk, kunne lignende teknologier på en fremtidig mission gøre det muligt for astronomer at bruge dette lys til at identificere kemikalier i en exoplanets atmosfære, inklusive dem, der potentielt indikerer tilstedeværelsen af liv.
Lad testen begynde
Til testen af mørke huller placerede holdet koronagrafen i et forseglet kammer designet til at simulere det kolde, mørke vakuum i rummet. Ved hjælp af lasere og speciel optik kopierede de lyset fra en stjerne, som det ville se ud, når det blev observeret af det romerske teleskop. Når lyset når koronagrafen, bruger instrumentet små cirkulære sløringer kaldet masker til effektivt at blokere stjernen, som et bilvisir, der blokerer for solen, eller månen, der blokerer for solen under en total solformørkelse. Dette gør det lettere at se svagere objekter i nærheden af stjernen.
Koronagrafer med masker flyver allerede i rummet, men de kan ikke opdage en jordlignende exoplanet. Fra et andet stjernesystem ville vores hjemmeplanet virke cirka 10 milliarder gange mørkere end solen, og de to er relativt tæt på hinanden. Så at prøve at afbilde Jorden direkte ville være som at prøve at se en plet af selvlysende alger ved siden af et fyrtårn 3.000 miles (ca. 5.000 kilometer) væk. Med tidligere koronagrafiske teknologier overvælder selv en maskeret stjernes genskin en jordlignende planet.
The Roman Coronagraph vil demonstrere teknikker, der kan fjerne mere uønsket stjernelys end tidligere rumkoronagrafer ved at bruge flere bevægelige komponenter. Disse bevægelige dele vil gøre den til den første "aktive" koronagraf, der flyver i rummet. Dens vigtigste værktøjer er to deformerbare spejle, hver kun 2 tommer (5 centimeter) i diameter og understøttet af mere end 2.000 små stempler, der bevæger sig op og ned. Stemplerne arbejder sammen om at ændre formen på de deformerbare spejle, så de kan kompensere for det uønskede strølys, der vælter rundt om maskernes kanter.
De deformerbare spejle hjælper også med at korrigere for ufuldkommenheder i det romerske teleskops øvrige optik. Selvom de er for små til at påvirke Romans andre meget præcise målinger, kan ufuldkommenhederne sende vildfarent stjernelys ind i det mørke hul. Præcise ændringer foretaget af hvert deformerbart spejls form, umærkeligt for det blotte øje, kompenserer for disse ufuldkommenheder.
"Fejlene er så små og har en så lille effekt, at vi var nødt til at gøre over 100 gentagelser for at få det rigtigt," sagde Feng Zhao, viceprojektleder for Roman Coronagraph hos JPL. "Det er lidt ligesom, når du går til en optometrist, og de sætter forskellige linser op og spørger dig:'Er den her bedre? Hvad med den her?' Og koronagrafen klarede sig endnu bedre, end vi havde håbet."
Under testen viser udlæsningerne fra koronagrafens kamera et doughnut-formet område omkring den centrale stjerne, der langsomt bliver mørkere, efterhånden som holdet dirigerer mere stjernelys væk fra det - deraf kaldenavnet "graver det mørke hul." I rummet ville en exoplanet, der lurer i dette mørke område, langsomt dukke op, mens instrumentet udfører sit arbejde med sine deformerbare spejle.
Beboelige verdener
Mere end 5.000 planeter er blevet opdaget og bekræftet omkring andre stjerner i de sidste 30 år, men de fleste er blevet opdaget indirekte, hvilket betyder, at deres tilstedeværelse udledes baseret på, hvordan de påvirker deres moderstjerne. At opdage disse relative ændringer i moderstjernen er langt nemmere end at se signalet fra den meget svagere planet. Faktisk er færre end 70 exoplaneter blevet direkte afbildet.
De planeter, der er blevet direkte afbildet til dato, er ikke som Jorden:De fleste er meget større, varmere og typisk længere fra deres stjerner. Disse funktioner gør dem lettere at opdage, men også mindre gæstfrie over for livet, som vi kender det.
For at lede efter potentielt beboelige verdener er videnskabsmænd nødt til at afbilde planeter, der ikke kun er milliarder af gange mørkere end deres stjerner, men også kredser om dem i den rigtige afstand for, at flydende vand kan eksistere på planetens overflade - en forløber for den slags liv, der findes. på jorden.
Udvikling af evnerne til direkte at afbilde jordlignende planeter vil kræve mellemliggende trin som den romerske Coronagraph. Med sin maksimale kapacitet kunne den afbilde en exoplanet, der ligner Jupiter, omkring en stjerne som vores sol:en stor, kølig planet lige uden for stjernens beboelige zone.
Hvad NASA lærer af den romerske Coronagraph, vil hjælpe med at bane vejen for fremtidige missioner designet til direkte at afbilde planeter på størrelse med Jorden, der kredser i de beboelige zoner af sollignende stjerner. Agenturets koncept for et fremtidigt teleskop kaldet Habitable Worlds Observatory har til formål at afbilde mindst 25 planeter, der ligner Jorden, ved hjælp af et instrument, der vil bygge videre på, hvad det romerske Coronagraph Instrument demonstrerer i rummet.
"De aktive komponenter, som deformerbare spejle, er essentielle, hvis du ønsker at nå målene for en mission som Habitable Worlds Observatory," sagde JPLs Ilya Poberezhskiy, projektsystemingeniør for Roman Coronagraph. "Den aktive karakter af det romerske Coronagraph Instrument giver dig mulighed for at tage almindelig optik til et andet niveau. Det gør hele systemet mere komplekst, men vi kunne ikke gøre disse utrolige ting uden det."
Leveret af NASA
Varme artikler
-
Hydrogensulfid detekteret i den protoplanetariske skive af GG Tauri AKanalkort H2S 1(1, 0) - 1(0, 1) emission fra den protoplanetariske skive omkring stjernen GG Tauri A. Kredit:Phuong et al., 2018. Et internationalt hold af forskere har påvist hydrogensulfid-emiss -
Hvorfor er magnetarer så skræmmende?Gammastråleblusser, som disse fra SGR J1550-5418, kan opstå, når en magnetars overflade pludselig revner, frigiver energi lagret inden for dets kraftfulde magnetfelt. NASA/Goddard Space Flight Center -
Gnavere hjælper NASA med at tage det næste skridt til MarsNASA-astronaut Peggy Whitson indsamler billeder af bagsiden af øjet under et rutinetjek af astronautens syn. Besætningsmedlemmernes kroppe ændrer sig på en række forskellige måder under rumflyvning, -
Forskere skaber kosmiske lyde af Voyager 1Kunstnerens koncept af NASAs Voyager-rumfartøj. Kredit:NASA/JPL-Caltech Musik, der udelukkende er skabt ud fra data, der sendes tilbage fra rumfartøjet Voyager 1, vil modtage sin verdenspremiere p
- Magnetiske felter i bevægelse forstyrrer iskernen
- Forskergruppen afdækker skjulte detaljer i Picasso Blue Period -maleri
- Spændende opdagelse:Japansk videnskabsmand bruger æggehvide til ren energi
- Forskere bruger hele levende celler som skabeloner til at søge efter bioaktive molekyler
- Stærkere sort solbelægning, der bevarer originale farve og absorberende egenskaber
- Kortlægning af Honduras vandforsyning