NASA’nın Roma misyonu, Jüpiter benzeri bir dünyanın ilk görüntüsünü yakalayabilir

NASA’nın şu anda yapım aşamasında olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, uzay tabanlı gezegen avcılığı için yeni teknolojileri test edecek. Görev, yakındaki yıldızların etrafındaki dünyaları ve tozlu diskleri, diğer gözlemevleriyle mümkün olandan bin kata kadar daha iyi ayrıntılarla fotoğraflamayı hedefliyor.

Roman, doğrudan görüntüleme teknolojilerinin daha da iyi performans gösterebileceğini göstermek için uzak yıldızlardan gelen parlamayı engellemek ve yörüngedeki gezegenleri ortaya çıkarmak için inşa edilmiş bir maskeler, prizmalar, dedektörler ve hatta kendinden esneyen aynalardan oluşan bir sistem olan Coronagraph Enstrümanını kullanacak. uzayda, yer tabanlı teleskoplarla olduğundan daha fazla.

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda (JPL) astronom olan ve cihaz için gözlem kalibrasyon planına yardımcı olan Rob Zellem, “Roma Coronagraph’ı kullanarak dünyaları görünür ışıkta görüntüleyebileceğiz” dedi. JPL, Roman’ın Coronagraph Enstrümanını inşa ediyor. “Bunu uzaydan yapmak, doğrudan görüntülemenin genellikle ortaya koyduğundan daha küçük, daha yaşlı ve daha soğuk gezegenleri görmemize yardımcı olacak ve bizi Dünya gibi gezegenleri görüntülemeye dev bir adım daha yaklaştıracak.”

Evden uzakta bir ev

Güneş sistemimizin ötesindeki gezegenler olan ötegezegenler, ev sahibi yıldızlara göre o kadar uzak ve loştur ki, güçlü teleskoplar için bile neredeyse görünmezdirler. Bu nedenle şimdiye kadar keşfedilen dünyaların neredeyse tamamı, ev sahibi yıldızları üzerinde sahip oldukları etkiler yoluyla dolaylı olarak bulunmuştur. Bununla birlikte, teknolojideki son gelişmeler, gökbilimcilerin, gezegenlerin kendisinden yansıyan ışığın görüntülerini gerçekten almalarına izin veriyor.

Gezegen atmosferlerinin renklerini analiz etmek, gökbilimcilerin atmosferlerin neyden yapıldığını keşfetmelerine yardımcı olur. Bu da, görüntülenen dünyalarda meydana gelen ve yaşanabilirliklerini etkileyebilecek süreçler hakkında ipuçları sunabilir. Canlılar çevrelerini oksijen veya metan üreterek tespit edebileceğimiz şekillerde değiştirdiğinden, bilim adamları bu araştırmanın yaşam belirtileri ortaya çıkarabilecek gelecekteki görevlerin önünü açacağını umuyor.

Roman’ın Coronagraph Enstrümanı, teknoloji tanıtım aşamasını başarıyla tamamlarsa, polarimetri modu, gökbilimcilerin, yıldızların etrafındaki diskleri, polarize güneş gözlükleri tarafından engellenen yansıyan kamaşma kadar tanıdık olan polarize ışıkta görüntülemesine izin verecektir. Gökbilimciler, boyutları, şekilleri ve muhtemelen mineral özellikleri de dahil olmak üzere yıldızların etrafındaki diskleri oluşturan toz tanelerini incelemek için polarize görüntüler kullanacaklar. Roman, görünmeyen gezegenlerin yarattığı boşluklar gibi disklerdeki yapıları bile ortaya çıkarabilir. Bu ölçümler, ev sahibi yıldızlarına diğer teleskopların görebileceğinden daha yakın yörüngede dönen daha sönük toz disklerini araştırarak mevcut verileri tamamlayacak.

Boşluğu kapatmak

Mevcut doğrudan görüntüleme çabaları, devasa, parlak gezegenlerle sınırlıdır. Bu dünyalar tipik olarak 100 milyon yaşından küçük süper Jüpiterlerdir – o kadar genç ki oluşumlarından arta kalan ısı sayesinde parlak bir şekilde parlıyorlar ve bu da onları kızılötesi ışıkta tespit edilebilir hale getiriyor. Ayrıca, yıldızın ışığını engellemek ve daha uzak yörüngelerdeki gezegenleri görmek daha kolay olduğu için, ev sahibi yıldızlardan çok uzakta olma eğilimindedirler. Bir bilim adamları ekibi tarafından yapılan bir araştırmaya göre, Roman Coronagraph, genç süper Jüpiterleri ilk kez görünür ışıkta görüntüleyerek diğer teleskopların kızılötesi gözlemlerini tamamlayabilir.

Ancak gökbilimciler, aynı zamanda, bir günkü bizimkine benzeyen gezegenleri de doğrudan görüntülemeyi isterler – yaşanabilir bölgelerinde Güneş benzeri yıldızların yörüngesinde dönen kayalık, Dünya boyutundaki gezegenler, sıcaklıkların bir gezegenin yüzeyinde sıvı suyun bulunmasına izin verdiği yörünge mesafeleri aralığı. . Bunu yapmak için, gökbilimcilerin, ev sahibi yıldızlarına mevcut teleskoplardan çok daha yakın yörüngede dönen daha küçük, daha soğuk, daha sönük gezegenleri görebilmeleri gerekir. Roman, dünyaları görünür ışıkta fotoğraflayarak, daha önce hiç yapılmamış bir şekilde, birkaç milyar yıla kadar uzanan olgun gezegenleri görüntüleyebilecek.

JPL’de bir astronom ve Roman Coronagraph’ın cihaz teknolojisi uzmanı Vanessa Bailey, “Dünya benzeri gezegenleri görüntülemek için, bugünün cihazlarının sağladığından 10.000 kat daha iyi performansa ihtiyacımız olacak” dedi. “Koronagraph Enstrümanı, mevcut enstrümanlardan birkaç yüz kat daha iyi performans gösterecek, böylece ev sahibi yıldızlarından 100 milyon kat daha sönük olan Jüpiter benzeri gezegenleri görebileceğiz.”

Bir bilim adamları ekibi, yakın zamanda, Roman için Upsilon Andromedae d olarak adlandırılan umut verici bir hedefi simüle etti. Maryland Üniversitesi’nde araştırma görevlisi asistanı Prabal Saxena, “Bu gaz devi ötegezegen Jüpiter’den biraz daha büyük, Güneş benzeri bir yıldızın yaşanabilir bölgesinde yörüngede dönüyor ve Dünya’ya nispeten yakın – sadece 44 ışıkyılı uzaklıkta” dedi. College Park ve NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve sonuçları açıklayan bir makalenin baş yazarı. “Gerçekten heyecan verici olan şey, Roman’ın Upsilon Andromedae d’nin atmosferindeki pusları ve bulutları keşfetmemize yardım edebilmesi ve hatta gezegenin iç sıcaklığına kısıtlamalar getirerek gezegen termometresi olarak hareket edebilmesi!”

Yeni bir sınır açmak

Coronagraph Enstrümanı, daha önce uzay tabanlı bir gözlemevinde hiç uçmamış olan birkaç son teknoloji ürünü bileşen içerecektir. Örneğin, ev sahibi yıldızlardan gelen parlamayı engellemek için özel olarak tasarlanmış koronagraf maskeleri kullanacak, ancak daha sönük, yörüngedeki gezegenlerden gelen ışığın filtrelenmesine izin verecek. Bu maskeler, yıldız ışığını geleneksel maskelerden daha etkili bir şekilde engelleyen yenilikçi, karmaşık şekillere sahiptir.

Roman Coronagraph ayrıca, görüntü kalitesini düşüren küçük kusurları önlemeye yardımcı olan deforme olabilen aynalarla donatılacak. Bu özel aynalar, yıldız ışığını gerçek zamanlı olarak ölçecek ve çıkaracak ve yerdeki teknisyenler de onları ayarlamak için uzay aracına komutlar gönderebilir. Bu, optiklerin şeklini biraz değiştirebilen sıcaklık değişiklikleri gibi etkileri önlemeye yardımcı olacaktır.

Roman, bu teknolojiyi kullanarak, o kadar sönük gezegenleri gözlemleyecek ki, özel dedektörler, ışığın tek tek fotonlarını geldiklerinde, saniyeler hatta dakikalar arayla sayacaklar. Başka hiçbir gözlemevi, daha önce görünür ışıkta bu tür bir görüntüleme yapmamıştı; bu, yaşanabilir gezegenleri keşfetmeye ve muhtemelen evrende yalnız olup olmadığımızı öğrenmeye yönelik hayati bir adım sağladı.

Bahsedilen çalışmalar şurada yayınlandı: Astrofizik Dergisi ve Astronomi Dergisi.