Ay’a dayalı gökyüzü izleme teleskopu için bir bilim programı tasarlama

SETI Enstitüsü, öğrencilerin AstronetX PBC’nin ilk ay tabanlı kamerası (L-CAM 1) için bilim programını tasarlamalarına yardımcı olmak için Louisiana Eyalet Üniversitesi (LSU) ve Mississippi Eyalet Üniversitesi (MSU) ile işbirliği yaptı. Bilimsel program planlaması, Gordon ve Betty Moore Vakfı’nın AstronetX’e verdiği hibe ile finanse edilmektedir. Öğrenci katılımı için ek finansman, LSU’daki Ulusal Bilim Vakfı (NSF) Lisans Öğrencileri için Araştırma Deneyimleri (REU) programı tarafından sağlanmaktadır.

L-CAM1, astrofizik, gezegen bilimi ve gezegen savunması araştırmaları için görüntüler yakalayacaktır. SETI Enstitüsü’nde kıdemli bir gezegen astronomu olan Dr. Franck Marchis, SETI Enstitüsü’nün katılımına öncülük ediyor. Marchis’e ek olarak, Dr. Tabetha Boyjian (LSU), Dr. Matthew Penny (LSU) ve Dr. Angelle Tanner (MSU) ile birlikte bilim ekibine liderlik ediyor.

“En iyi planı geliştirmek için, öğrenci ekibimizin ilk olarak, görünür astrofiziksel ve astronomik hedefleri belirlemenin bir yolu olarak, L-CAM1’in görevin birden fazla ay günü boyunca göreceği ay gökyüzünün bölümünün simülasyonlarını oluşturması gerekiyordu. L- CAM1’in sağlayacağı süre, bireysel konuların kesintisiz gözlemlenebileceği süredir” dedi. “L-CAM1 bilim programının güneş sistemi kısmı için bir sonraki adım, ana kuşaktaki görüş alanımızı geçecek olan asteroit popülasyonunu belirlemekti.”

Öğrenciler, bir ay gözlemevinin yararlarını ve sınırlarını anlamaya dayalı olarak, gözlem programı için iki bilim vakası geliştirdiler:

• Önceden bilinen ötegezegenlerin karakterizasyonunun iyileştirilmesi: Uzaya dayalı gözlemler, yörüngedeki bir ötegezegen yıldızın önünden kısa bir süre geçtiğinde, ana yıldız parlaklığı değişikliklerinin yüksek hassasiyetli ölçümlerine izin verir. Parlaklık değişiklikleri, büyük ötegezegenler için yüzde birkaç, Dünya’ya benzer büyüklükteki kayalık ötegezegenler için milyonda 100 parçadan daha az olabilir. Bir ay günü (~14 Dünya günü) boyunca sürekli olarak çalışan L-CAM1 verileri, uzun, kesintisiz gözlem yapan ötegezegen geçiş olay dizilerine sahip olacaktır. Bu uzun gözlem dizileri, bilim insanlarının belirli sistemleri hedeflemesine ve hem ötegezegenlerin hem de ev sahibi yıldızların özelliklerini belirlemek için kullanılabilecek yeni verileri yakalamasına olanak sağlayacak.
• Asteroit gözlemi ve karakterizasyonu: Ayda yaklaşık bir Dünya’ya yakın asteroit (NEA) dahil olmak üzere, çok aylı bir günlük görev sırasında L-CAM1 tarafından yaklaşık 200 asteroit gözlemlenebilir olacaktır. Ayın gün uzunluğu ve ay yüzeyinin sağladığı sabit platformun kombinasyonu, bu küçük güneş sistemi gövdelerinin fiziksel özelliklerini ve yörüngelerini belirlemek için kesin astrometrik (konum) ve fotometrik (parlaklık) gözlemleri mümkün kılacaktır.

LSU Yardımcı Doçenti Boyajian, “Kariyerinin erken dönemindeki öğrencilere, ay yüzeyinde çalışacak, uzay temelli bir bilim programı tasarlama şansı vermek, yarının önde gelen astronomlarının ve astrofizikçilerinin ilerlemesini desteklemek için harika ve eşsiz bir fırsattır” dedi. Fizik ve Astronomi. “Sıfırdan bir bilim programı planlamak, öğrencilerin genellikle kariyerlerinin bu kadar erken dönemlerinde karşılaşmadıkları bir dizi zorluğu da beraberinde getiriyor.”

Öğrenci Deneyimi

L-CAM1 Öğrenci Bilim Ekibi üyesi Peter Santana, “Belirli veri analizlerinden bazıları, Dünya’ya yakın asteroitlerin ışık eğrilerini sürekli olarak gözlemleme fırsatları da dahil olmak üzere hedefleri tür ve gözlemlenebilirliğe göre sınıflandırmaktı, böylece onları yeni yollarla karakterize edebiliriz” dedi. REU programlarının bir parçası olarak SETI Enstitüsü’nde çalıştı. “Dünyadan gözlem yaparken zaman, hava ve diğer koşullarla gerçekten sınırlı olduğumuz yerlerde, bazı hedefleri sürekli 100 saate kadar gözlemleyebileceğimizi tahmin ediyoruz. Bu, yer tabanlı ve düşük Dünya yörüngeli teleskopların genellikle yapamayacağı bir şeydir. “

L-CAM1 öğrencisi Farzaneh Zohrabi, “L-CAM üzerinde çalışmak benim için gerçekleşen bir rüyaydı. 13 yaşımdan beri astronomum ve şimdi bir ay yüzeyi teleskopu için bilim programı geliştiriyorum” dedi. LSU’da okuyan bilim ekibi üyesi. “L-CAM ile yapmayı planladığımız benzersiz bir şey, yakınlardaki parlak yıldızların ve onların ötegezegenlerinin kesin ölçümlerini yapıyor. Bu, atmosfer ve doygunluk sınırları nedeniyle Dünya’daki yer tabanlı teleskoplar kullanılarak kolayca yapılamaz.”

Yıldızların ve asteroitlerin uzun süreli ve hassas ışık eğrileri, ev sahibi asteroitlerin yörüngesinde dönen dış gezegenlerin veya uyduların yörüngesindeki dış uyduların tespit edilmesini sağlayabilir. L-CAM tarafından yakalanan geçiş yapan ötegezegenlerin ışık eğrileri, gözlemlenen ana yıldızın yörüngesindeki ek nesnelerin yerçekimi çekişi nedeniyle meydana gelen “geçiş zamanlaması varyasyonları” olarak adlandırılan bir fenomeni de algılayabilir. L-CAM1 kullanan bilim adamları, benzer şekilde, yörünge parametrelerini ve dönüş dönüşünü daha iyi karakterize etmek, gelişmiş 3 boyutlu modellemeye katkıda bulunmak ve geçiş yapan asteroit uydularını tanımlamak için Dünya’ya yakın asteroitlerin ışık eğrilerini daha uzun süreler boyunca inceleyebilecekler.

Carol Miu, “Veri bilimi geçmişim nedeniyle, bana sunulan ilk zorluk, L-CAM1’in iniş alanından neyin gözlemlenebileceğini belirlemek için bilinen tüm ötegezegenleri ve ana bilgisayarlarını nasıl haritalayabileceğimizi düşünmekti” dedi. -Colin College’da okuyan CAM1 öğrenci bilim ekibi üyesi. “Belirli zamanlarda planladığımız görüş alanımızda hangi yıldızların ve bilinen ötegezegenlerin olacağını belirlemek için Stellarium planetaryumunu (stellarium.org) kullanan bir komut dosyası yazdım ve yörünge dönemlerini ve listemizi belirlemek için sonuçları NASA’nın ötegezegen arşiv verileriyle eşleştirdim. aday hedeflerin.”

L-CAM1’den Connor Langevin, “Odak noktam, gece gökyüzünü modellemek için Stellarium planetaryumu ve diğer yazılımları kullanarak nereye bakmamız gerektiğini belirlemekle başladı. Bu, gözlem için aday yıldızların ve ötegezegenlerin bir listesini oluşturmamızı sağladı” dedi. LSU’da okuyan öğrenci bilim ekibi üyesi. “Daha yakın zamanlarda, Dünya’ya yakın asteroitlerin gözlemlenebilirliğini belirlemeye başladım. Bu, L-CAM’nin belirli zamanlardaki görüş alanını belirlemeyi ve bunu, görüntülenebilecek belirli asteroitler ile eşleştirmeyi içerir.”

İlk bilim hedeflerini seçtikten sonra ekip, hedef listesini değiştirmek için ek analiz gerektiren L-CAM1 için alternatif görev programını ve iniş konumlarını düşündü. Ekip geri adım atabildi ve yeniden çalışmayı en aza indirirken programatik değişikliklerin veya çok amaçlı bir programın nasıl verimli bir şekilde tasarlanabileceğini değerlendirdi. Öğrenci ekibi ayrıca analiz için Ay’dan Dünya’ya aktarım sınırlamaları ile sınırlandırılmış bir veri toplama stratejisi geliştirmek zorunda kaldı.

“L-CAM’in birçok avantajı var. Derin uzay bilimi için yer tabanlı teleskoplarla karşılaştırıldığında, Ay yüzeyinde atmosfer eksikliği, daha yüksek düzeyde bir hassasiyet sağlayacak, iki haftalık süre nedeniyle daha uzun sürekli gözlem pencereleri olacak. LSU’da okuyan L-CAM1 öğrenci bilim ekibi üyesi Dr. Jonas Klüter, uzun ay günü ve güneşe Dünya’dan daha yakın olan alanları gözlemleyebileceğiz” dedi. “Ancak, gözlem ve veri stratejimiz bir zorluk teşkil ediyordu. L-CAM’den Dünya’ya veri aktarımı sınırlı olduğundan, onları tam olarak karakterize etmek için yıldızlar ve asteroitler hakkında ne kadar veriye ihtiyacımız olduğunu belirlememiz gerekiyordu. Buna maruz kalma süresi, büyüklük dahildir. sınırları ve bilimi yürütmek için kaç piksel gerekli.”