Vera Rubins skarpe øje med vores solsystem vil inspirere fremtidige missioner

Da det interstellare objekt (ISO) 'Oumuamua dukkede op i vores solsystem i 2017, skabte det et væld af interesse. Trangen til at lære mere om det var voldsom, men desværre var der ingen måde at virkelig gøre det på. Det kom og gik, og vi blev overladt til at overveje, hvad det var lavet af, og hvor det kom fra. Så, i 2019, kom ISO-kometen Borisov på et kort besøg, og igen var vi tilbage til at undre os over det.

Der er helt sikkert flere af disse ISO'er, der krydser vores solsystem. Der har været tale om at have missioner klar til at gå for at besøge en af ​​disse interstellare besøgende i fremtiden, men for at det kan ske, skal vi have forhåndsvarsel om deres ankomst. Kunne Vera Rubin-observatoriet fortælle os langt nok i forvejen?

Ingen mission forlader affyringsrampen uden detaljeret planlægning, og detaljeret planlægning afhænger af observationer. Jordbaserede observationer lagde grundlaget for vores indtog i solsystemet. NASA-missioner som OSIRIS-REx, Lucy og Psyche er simpelthen umulige uden detaljerede jordobservationer, der forbereder vejen.

Snart vil et af vores mest kraftfulde og unikke observatorier begynde operationer, Vera Rubin Observatory. Dens hovedaktivitet vil være Legacy Survey of Space and Time (LSST). LSST vil afbilde vores solsystem langt mere detaljeret end nogensinde før, og det vil gøre det uafbrudt i et årti. Det væld af data, der strømmer fra disse observationer, vil være en enorm fordel for missionsplanlægning og vil sandsynligvis inspirere missioner, som vi endnu ikke har drømt om.

VRO's Legacy Survey of Space and Time er baseret på observatoriets 8,4 meter vidvinkel primære spejl og dets evne til at ændre mål på kun fem sekunder. Tilsluttet det er verdens største digitalkamera, en 3,2 gigapixel gigant. VRO'en vil afbilde hele den tilgængelige nattehimmel med nogle få nætter.

LSST er rettet mod at detektere transienter som supernovaer og gammastråleudbrud. Den vil også studere mørk energi og mørkt stof og vil kortlægge Mælkevejen. Men det vil også kortlægge små objekter i vores solsystem, såsom jordnære asteroider (NEA) og Kuiper Belt Objects (KBO'er).

"Intet vil komme tæt på dybden af ​​Rubins undersøgelse og det karakteriseringsniveau, vi vil få for solsystemobjekter," sagde Siegfried Eggl, adjunkt ved University of Illinois Urbana-Champaign og leder af arbejdsgruppen for det indre solsystem i Rubin/LSST solsystem Science Collaboration. "Det er fascinerende, at vi har evnen til at besøge interessante genstande og se dem på nært hold. Men for at gøre det skal vi vide, at de eksisterer, og vi skal vide, hvor de er. Dette er, hvad Rubin vil fortælle os."

Det er svært at overvurdere, hvordan VRO og dens LSST vil fremme vores forståelse af solsystemet. Der er andre undersøgelsesteleskoper, såsom Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System). Pan-STARRS har opdaget et stort antal astronomiske transienter. Dens opgave er at opdage dem og advare astronomer, så andre teleskoper kan observere dem.

Pan-STARRS er baseret på to teleskoper med spejle på 1,8 meter og er vores mest effektive detektor af nær-jordobjekter (NEO'er), men når først VRO'en er operationel, vil den blive henvist til en fjern andenplads.

Spændende nok vil VRO også registrere ISO'er. I et papir fra 2023 anslog forskere, at VRO vil opdage op til 70 interstellare objekter hvert år. Hvis VRO kan se dem langt nok i forvejen, kan det give os tid til at starte en mission til en.

"Rubin er i stand til at give os den forberedelsestid, vi har brug for til at starte en mission for at opsnappe et interstellart objekt," sagde Eggl. "Det er en synergi, der er meget unik for Rubin og unik for den tid, vi lever i."

Det er uklart, hvor mange ISO'er, der besøger vores solsystem hvert år og vil kunne spores. Mens nogle forskere foreslår, at VRO kan registrere 70 om året, siger andre, at tallet vil være lavere. VRO'en er ikke magi. Genstande, der er for svage og/eller bevæger sig for hurtigt, kan undslippe registrering. Men det virker sikkert, at LSST vil opdage nogle ISO'er. Det kan endda skelne mønstre i deres baner, der gør det lettere at opdage flere af dem.

Efterhånden som vores viden om ISO'er vokser, vil trangen til at besøge en af ​​dem vokse sideløbende med den. Udseendet af 'Oumuamua og Borisov viser, at muligheder vil blive ved med at byde sig. Der er allerede foreløbige planer for, hvordan man besøger en.

ESA's Comet Interceptor er designet til at besøge en langtidskomet. Interceptor-missionen har tre rumfartøjer, og hver af dem vil studere kometen fra en anden vinkel, hvilket giver en 3D-visning. Forhåndsmeddelelse er afgørende for Comet Interceptor-missionen, og ESA nævner specifikt LSST som muliggør missionen ved at advare os om et passende mål hurtigt nok.

Men målet behøver ikke at være en komet. Det kunne være alt, der rejser gennem det indre solsystem.

Det unikke ved Comet Interceptor er, at den allerede vil ligge og vente på sit mål. Efter lanceringen vil den rejse til Sun-Earth Lagrange 2 (L2) punktet. Det vil gå ind i en gloriebane der og afvente yderligere instruktioner. ESA kan afbryde deres tid, indtil VRO'en opdager et ønskeligt mål på den rigtige bane, og de kan aktivere Comet Interceptor.

NASAs Lucy-mission viser, hvordan avanceret viden om objekter i solsystemet muliggør kraftfulde missioner. Lucy er afhængig af krævende observationer af solsystemobjekter og vil besøge adskillige asteroider ved at sløjfe sig gennem det indre solsystem ved at bruge Jorden som tyngdekraftsassistance ved tre forskellige lejligheder. Detaljeret viden om solsystemet inspirerede og tillod Lucys mission.

Comet Interceptor, eller en anden mission som den, behøver ikke en sådan sti. Men ligesom Lucy vil den stole på skarpe observationer, noget VRO og LSST vil give i stor dybde.

LSST vil ikke kun muliggøre missioner som Comet Interceptor. Det vil inspirere nye, vi ikke kan forestille os endnu. Det er fordi vi ikke ved, hvad undersøgelsen vil afsløre endnu. Det kan afdække områder af objekter, der opfører sig på en måde, vi endnu ikke har set, eller typer af objekter, der er klynget sammen, og som er forblevet usynlige.

"Hvis du tænker på Rubin som at se på en strand, ser du millioner og atter millioner af individuelle sandkorn, der tilsammen udgør hele stranden," sagde Eggl, "Der kan være et område med gult sand eller vulkansk sort sand og et rum mission til et objekt i den region kunne undersøge, hvad der gør det anderledes. Ofte ved vi ikke, hvad der er mærkeligt eller interessant, medmindre vi kender konteksten, det er i. Med vores nuværende teleskoper har vi i det væsentlige kigget på de store kampesten. strand," siger Eggl, "men Rubin vil zoome ind på de finere sandkorn."

De trojanske Jupiter-asteroider, som Lucy vil besøge, er et godt eksempel på dette. Denne type asteroide blev forudsagt at eksistere tilbage i 1770'erne, men den første blev ikke set før mere end et århundrede var gået. Selv dengang var ingen sikker på, at det faktisk var en trojansk asteroide, før næsten endnu et århundrede var gået. Nu ved astronomer, at der er tusindvis af dem.

På lignende måde kan vores viden om ISO'er blive meget mere komplet, når først LSST kommer i gang. Et helt nyt vindue til ISO'er kunne åbne. Astronomer kan skelne mønstre i deres baner og i deres sammensætning, der fører til nye forståelser af deres oprindelse. Hvis Comet Interceptor eller en lignende mission sendes til en, vil vi lære mere om, hvordan planetsystemer dannes, inklusive vores egne.

Ikke alt i vores solsystem er dannet, hvor vi ser det i dag. Nogle lig er blevet fanget, som Neptuns måne Triton, som sandsynligvis er et fanget Kuiperbælteobjekt. Astronomer mener, at det er højst sandsynligt, at nogle af vores solsystems objekter er opfangede ISO'er. VRO'en og de missioner, den inspirerer til, kunne identificere disse objekter.

Nye observationer fører til nye spørgsmål og nye missioner designet til at besvare dem. Det er et langvarigt mønster i vores søgen efter at forstå naturen.

Hvem ved, hvad VRO vil se, og hvilke fremtidige missioner dens resultater vil føre til?

Leveret af Universe Today