De Vera C. Rubin-observatoriet , tidigare Large Synoptic Survey Telescope (LSST), kommer att börja arbeta någon gång nästa år. För att inte låta en perfekt akronym gå till spillo, kommer dess första kampanj att kallas Legacy Survey of Space and Time (LSST). Denna tioåriga undersökning kommer att studera allt från mörk materia och mörk energi till bildningen av Vintergatan och små objekt i vårt solsystem.
Enligt a ny studie av Amir Siraj och Prof. Abraham Loeb från Harvard University, en annan fördel med denna undersökning kommer att vara upptäckten av interstellära objekt som regelbundet kommer in i solsystemen. Dessa resultat, i kombination med fysiska karakteriseringar av objekten, kommer att lära oss mycket om planetsystemens ursprung och natur (och kan till och med hjälpa oss att upptäcka en främmande sond eller två!)
När 'Oumuamua flög förbi jorden in oktober 2017 , blev det det första interstellära objektet som någonsin observerats av astronomer. Nu, år efter den betydelsefulla händelsen, teoretiserar forskare fortfarande vad det kunde ha varit – nya teorier tyder på att det kan vara en mörkt väte isberg eller en interstellär ' dammråtta .” Men den kanske mest spännande möjligheten var den som föreslogs av professor Loeb själv.
Rubin Observatory vid solnedgången, upplyst av en fullmåne. Kredit: Rubin Observatory/NSF/AURA
I en studie från 2018 som dök upp iThe Astrophysical Journal- med titeln ' Kan solstrålningstrycket förklara 'Oumuamuas speciella acceleration? ” – Dr. Shmuel Baily och Prof. Loeb föreslog att det interstellära objektet faktiskt kan vara en interstellär rymdfarkost. Detta baserades delvis på spektra som erhållits från 'Oumuamua, och hur det mystiskt accelererat på väg ut ur solsystemet.
Oavsett om 'Oumuamua var en främmande sond eller inte, hävdade Baily och Loeb att det (åtminstone) var en ny klass av föremål som astronomer aldrig tidigare har sett. I september 2019 , sågs ett andra interstellärt objekt (2I/Borisov) passera genom vårt solsystem. Även om den här helt klart var en komet, hjälpte den till att illustrera hur interstellära objekt regelbundet besöker vårt solsystem (och vissa stannar till och med !)
Ett observatorium som Vera C. Rubin erbjuder därför en stor möjlighet att lära sig mer om interstellära objekt och de processer som leder till bildandet och naturen av solsystem. För det första, genom att studera objekt inom solsystemet, kan det potentiellt multiplicera antalet objekt vi måste studera. Som professor Loeb sa till Universe Today via e-post:
'Oumuamua och Borisov var de två första interstellära objekten som bekräftades i solsystemet. Skyundersökningen planerade att starta om ett par år med Vera C. Rubin Observatory, kallad Legacy Survey of Space of Time (LSST), kunde hitta ett nytt interstellärt objekt varje månad om de befolkar slumpmässiga banor. Vår uppsats tar upp frågan om vad som kan läras av statistik över interstellära objekt med stort antal.
Det elektromagnetiska spektrumet visualiserat. Kredit: NASA
LSST kommer att förlita sig på Rubin Observatory Simonyi Survey Telescope (SST), ett markbaserat teleskop med stor öppning, brett fält för att övervaka den södra himlen i de optiska banden från 320 till 1050 nm (från nära-ultraviolett till infrarött). Dess tre stora speglar kommer att aktivt kontrolleras för att korrigera för atmosfäriska förvrängningar och bilder kommer att tas med en 3 200 megapixel digitalkamera.
Mellan dess tekniska kapacitet och de åtta vetenskapliga samarbeten som kommer att förlita sig på dess data, förväntas Vera C. Rubin ge värdefull vetenskaplig avkastning. Dessa inkluderar mätning av expansionshastigheten för att bestämma påverkan av mörk energi och mörk materia, kartlägga Vintergatan, detektera övergående händelser som novaer, supernovor, gammastrålningskurar (GRB) och andra fenomen.
Det kommer också att göra det möjligt för astronomer att öka antalet små objekt som är katalogiserade i solsystemet – såsom asteroider och Kuiperbältsobjekt (KBO) – med en faktor på 10 till 100. Kombinerat med exakta modeller som förutsäger den hastighet med vilken interstellära objekt kommer att När de når solsystemet visar Siraj och Loeb hur LSST kan multiplicera antalet kända interstellära objekt i vårt solsystem.
'Vera C Rubin Observatory kommer att observera himlen på både oöverträffat djup och kadens,' sa Siraj till Universe Today (även via e-post). 'Som ett resultat är det redo att avsevärt förbättra vår förståelse av små kroppar i solsystemet, inklusive interstellära objekt.
Fokusplanet för framtidens Vera C Rubins 3 200-megapixelkamera. Kredit: Jacqueline Orrell/SLAC National Accelerator Laboratory)
Som de indikerar i sin studie är hastigheten med vilken objekt kastas ut från deras respektive system (vilket är jämförbar med deras omloppshastigheter innan de 'sparkades') för att förstå var i systemet de har sitt ursprung. Till exempel skulle föremål i de yttre delarna lätt kastas ut på grund av en passerande stjärna och skulle ha låga utstötningshastigheter som ett resultat. Dessa kommer sannolikt också att vara den vanligaste typen av interstellära objekt som ett resultat.
På liknande sätt skulle gravitationsinteraktioner med planeter nära eller inom en stjärnas beboeliga zon (HZ) som resulterade i utstötningar resultera i att många planetesimaler färdades med höga hastigheter. Dessa hastigheter skulle överensstämma med objektens omloppshastighet inom deras stjärnas HZ, och skulle därför berätta mycket för forskare om mekaniken som fungerar i det systemet. Som Loeb förklarade, övervägde de allt detta medan de gjorde sina beräkningar:
'Vi övervägde utstötning av interstellära objekt i slumpmässiga riktningar i förhållande till hastigheten för deras värdstjärnor och beräknade den resulterande fördelningen av hastigheter när de kommer in i solsystemet, med hänsyn till solens speciella hastighet i förhållande till stjärnorna i dess grannskap. ”
'Eftersom interstellära objekt produceras i planetsystem runt andra stjärnor har vi anammat stjärnornas kinematik plus en extra hastighetskomponent som står för objektets utstötningshastighet i förhållande till stjärnan,' tillade Siraj.
Vad de fann var att den typiska utstötningshastigheten för ett föremål kunde härledas från den hastighet det hade när det väl anlände till solsystemet och riktningen för dess ankomst. I detta avseende skulle deras hastighet fungera som en indikator på hur nära de var sina stjärnor när de bildades och när de kastades ut. Eller som Siraj sammanfattade:
'Vi fann att fördelningen av hastigheter med vilka interstellära objekt färdas och riktningarna från vilka de kommer från kommer att koda information om den 'spark' som interstellära objekt får när de lämnar sin moderstjärna. Denna 'kick'-hastighet återspeglar den region i planeten som objektet härstammar från, vilket ger insikter om hur planetsystembildning fungerar och hur interstellära objekt skapas.'
Till exempel, om de har sitt ursprung i utkanten, som Oorts moln i solsystemet, skulle deras kickhastighet vara försumbar. Å andra sidan, om de har sitt ursprung i ett systems HZ, kan hastigheten överskrida området för stjärnhastigheter i deras solområde (10s km/s). Att känna till deras födelseplats kan därför ge viktiga ledtrådar om de processer som skapade dem såväl som deras natur.
I förlängningen kommer studiet av dessa objekt att ge värdefull insikt i de processer genom vilka asteroider, kometer och planeter bildas i stjärnsystem. Och om, som Dr Baily och Prof. Loeb har föreslagit, några av dessa objekt faktiskt skulle kunna vara interstellära rymdsonder som utforskar universum, då är möjligheterna ännu djupare.
'Föremål av intresse för SETI-sökningar skulle potentiellt kunna urskiljas av ovanliga hastigheter och ursprungsriktningar', sa Siraj. Kombinerat med Vera C. Rubins förmåga att ge snabba meddelanden om en upptäcktshändelse (vilket kommer att underlätta uppföljningsobservationer avsevärt), skulle astronomer kunna se dessa objekt komma långt innan de passerar nära vår sol eller flyger förbi jorden.
'Om konstiga föremål som 'Oumuamua producerades av tekniska civilisationer, då kan de representera ett 'meddelande i en flaska', tillade Loeb. Denna möjlighet är något som professor Loeb diskuterar mycket detaljerat i sin kommande bok, med titeln' Extraterrestrial: Det första tecknet på intelligent liv bortom jorden '– planerad att publiceras den 26 januarith, 2021 (Jag förbeställde mitt exemplar!)
Siraj och Loebs rekommendation är ett bra exempel på hur framsteg inom ett område av astronomi kan ge positiva resultat inom ett annat. Genom att använda nästa generations instrument och observatorier för att katalogisera fler stjärnor, fler planeter och fler objekt, kommer astronomer alltid att ha fler exempel på vad som är möjligt i vårt universum. Studiet av dessa föremål kommer också att berätta en hel del om fysiken och mekaniken som styr det.
Och om det inte är för mycket att hoppas på, kanske en interstellär sond eller två kommer att hittas i processen. Med tanke på vad vi skickade ut där medPioneer tallrikarochVoyager Records, det ska bli intressant att se vad ett meddelande från en utomjordisk art kommer att ha att säga! Mina pengar är på'Svara inte!'
Vidare läsning: arXiv