Ay’daki dev bir interferometreye bir adım daha yaklaştık

Bir yıldızda ne var? Aktif bir galaktik çekirdeğinde ne olur? Bu soruları cevaplamak, ayda önerilen dev bir interferometrenin amacıdır. Buna Artemis özellikli Stellar Imager (AESI) denir ve ay yüzeyinde 1 km’lik eliptik bir dizide 15-30 optik/ultraviyole duyarlı teleskop serisi kullanır.

Goddard’ın Entegre Tasarım Merkezi ile işbirliği içinde çalışan NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde Dr. Kenneth Carpenter liderliğindeki bir ABD bilim insanı ve mühendis ekibi AESI için 9 aylık bir fizibilite çalışmasını bitirdi ve bulgularını yayınladı.

Aesi, STELLAR Imager (SI) adı verilen serbest uçan UV/optik boşluk interferometresi için daha önceki bir konsepte dayanmaktadır. Carpenter’a göre, NASA’nın Artemis kampanyasında yapılan habitat kurmak ve ay yüzeyinde altyapı desteklemek için yapılan istikrarlı ilerlemeyi izlediler. Ay bazlı bir tesis fikri, serbest yüzerle çok daha uygulanabilir ve rekabetçi görünmeye başladı.

“Böylece NASA Yenilikçi Gelişmiş Konseptler (NIAC) programına, Potansiyel olarak Artemis Kampanyası ile işbirliği içinde inşa edilebilen, dağıtılabilen, işletilebilen ve hizmet verebilecek SI konseptinin bir varyantını geliştirmeyi önerdik.” Dedi.

Artemis fırsatları ve bir interferometre

NASA’nın Artemis Missions aracılığıyla aya geri dönmesi, gökbilimcilere bir interferometre ve diğer teleskoplar kullanma şansı sunuyor. Bu, Artemis altyapısı tarafından desteklenen bir ortamdan yararlanacak ve dünyaya dayalı veya uzay tabanlı dizilerin yaşayabileceği bazı kısıtlamalardan arınmış olacaktır.

Çalışma bir dizi bilimsel hedefe odaklanmaktadır. Araştırma makalesi, “Bu görev, devrimci bilimi mümkün kılacaktır: Yakındaki (~ 4 PC) güneş tipi yıldızların yüzeylerinin ve daha uzak (> 2 kpc) süpergiantların manyetik olarak tahrik edilen aktiviteyi (plakalar, yıldız spotları, konveksiyon), aktif engetik yıldızlarının etrafındaki bölgeler etrafında görüntüleyici () görüntüleme ve aktif galakçiklerin çözülmesi” diyor. Rapor yayınlanmış üzerinde Arxiv ön hazırlık sunucusu.

Yıldızların yüzeylerini görüntülemek, derin aktivitelere ipucu verir. Bu yıldızlar güneşe (yani, ana diziler) benziyorsa, bu en yakın yıldızımızın ne yaptığına dair daha derin bir fikir verir. Carpenter’a göre, Aesi gözlemleri ayrıca bilim adamlarının güneşin ve diğer yıldızların manyetik aktivitesini yönlendiren dinamo aktivitesini anlamalarına yardımcı olacak.

“Güneş benzeri yıldızların önerilen birincil çalışmamız, manyetik aktivitenin yüzey belirtilerinin döngüsel zaman evrimini ve yüksek zaman ve uzamsal çözünürlük asterosizmin bir kombinasyonunu, yıldızın iç yapısını araştırmak için bir kombinasyonunu kullanır.

Ay’dan yıldızlara girme

Aesi’nin olası hedeflerinin hızlı bir özetine bir göz atalım. Alpha Centauri A, Procyon A, Sirius A ve Epsilon Eridani gibi ana dizi yıldızları, yüzey faaliyetlerinin ve onları yönlendiren manyetik aktivitelerin ayrıntılarını toplamak için inceleyebilir. Bu interferometrik veriler daha sonra, bu yıldızların içinde neler olduğu hakkında daha doğru bir fikir vermek için uzamsal olarak çözülmüş asterosizma çalışmalarına bağlanabilir. Buna ek olarak, bilim adamlarının yıldız faaliyetlerinin gezegenlerinin varlığını ve yaşanabilirliğini nasıl etkilediğini anlamalarına yardımcı olabilir.

Bu yıldızlara (ve güneşin etkilerini) ne olacağını anlamanın ötesinde, interferometri çalışmaları da güneş aktivitesini ve burada Dünya üzerindeki etkisini tahmin etmeye yönelik anında uygulanabilirliğe sahip olacaktır. AESI, yıldız yüzeylerine ve manyetik bir döngü boyunca nasıl değiştiklerine bir göz atacak yüksek mekansal ve zamansal çözünürlük görüntüleme özellikleri sağlayacaktır.

Bilim adamları, yıldız noktaları (güneş lekelerine benzer), sıcak plakalar ve konveksiyon aktivitesi gibi manyetik olarak yönlendirilen aktiviteyi “görebilecekler”. Güneş ve diğer yıldızlardaki aktif bölgeler çok parlaktır. Güneşte, güneşin aktivitesinin Dünya da dahil olmak üzere çevresi gezegenleri üzerindeki etkisini tahmin etmek için en önemli ışığın dalga boylarına hakim olurlar.

Daha karmaşık ve uzak nesneler okumak

Aydaki Aesi kurulumu, diğer yıldızların etrafındaki toplanma disklerine de son derece ayrıntılı görünümler sağlayacaktır. Bu bölgeler yüksek ayrıntılı gözlemlemek zor olabilir. Çünkü yıldızlarından ayrılmak genellikle zordurlar. Süpernova bilinen bir başka hedeftir, özellikle de süper kütleli yıldızların yaşamlarını sona erdiren felaket patlamalarından ejekta. Aesi, gökbilimcilerin bir süpernova çıkışının en erken aşamalarında genişleyen enkaz bulutlarını tespit etmelerine yardımcı olabilir.

AESI ayrıca aktif galaktik çekirdeklerde meydana gelen karmaşık olayları da görüntüleyebilmelidir. Özellikle, bu nesnelerin çoğunda AGN rüzgarları var gibi görünmektedir. Hızları ve kütle kaybı miktarı, galaksinin kalbindeki nesnenin yapısına ipuçları taşır. Bu bölgelerin AESI ölçümleri, bu tür nesneler (kuasarlar) için daha doğru mesafe önlemlerine katkıda bulunabilir ve kozmolojik sabiti ölçmeye yardımcı olabilir.

Carpenter, bu tür çalışmaların genişletilmiş bir Aesi dizisinin kapasitesine ihtiyaç duyacağını söyledi.

“En parlak AGN’lerin bile mesafesi nedeniyle, Aesi tarafından başarılı bir şekilde tespit edilecek kadar parlak olan tek kısımlar olan merkezi motorların etrafındaki bölgeleri çözebilmek için büyük dış dizi çaplarına ihtiyacımız olacak.”

Diyerek şöyle devam etti: “Mümkün olandan daha yüksek UV yansıtmasına sahip ayna kaplamalarını potansiyel olarak kullanarak AESI’nin UV hassasiyetini artırmanın yollarını araştırıyoruz, belki de daha büyük ayna elemanları. Bu iyileştirmeler, daha geniş bir AGN ve daha fazla bölüm örneğini inceleme yeteneğimizi önemli ölçüde geliştirecektir.”

Aesi’nin uygulanması

AESI için temel görev tasarımı, yaklaşan Artemis misyonları sırasında astronotlar ve/veya robotlar tarafından konuşlandırılmaya bağlıdır. Dizideki her eleman, küçük bir gezici üzerine yerleştirilen bir metrelik bir teleskop olacaktır. Dizi, belirli gözlemler için gerektiği gibi genişleyecek veya daralacaktır. Diziden elde edilen veriler, merkezi bir ışınla savaşan “göbek” tarafından toplanacak ve hedef yıldızlarının veya diğer nesnelerinin görüntülerini oluşturmak için yeniden yapılandırılacaktır.

Ay Aesi için çok iyi ve istikrarlı bir ortam sunar. Teleskopların manzarasını karıştırmak için bir atmosferi yoktur, bu da hava hareketini düzeltmek için uyarlanabilir optiklere ihtiyaç duyulmadığı anlamına gelir. Bu aynı zamanda interferometrenin herhangi bir toprak tabanlı diziden çok daha kısa dalga boylarında çalışabileceği anlamına gelir. Dikkate alınması gereken iki zorluk (teleskopların teslim edilmesi ve destekleyici donanım ve gerçek inşaat işleminin yanı sıra) aylar sırasında toz ve sismik harekettir. Ancak bunlar ele alınabilir.

Artemis’i bekliyorum

Bu görev konsepti NASA tarafından uygulanmak üzere seçilirse, en büyük soru şu olacaktır: ne zaman ve nerede konuşlandırılacak? Her şey Artemis kampanyasının ilerlemesine ve komşu gözlemevleri için sağlayabileceği yeteneklere bağlıdır. Şu anda, ilk mürettebat görevi 2026 baharına (en erken) kadar gerçekleşmeyecek. Takip uçuşları daha fazla altyapıyı yerleştirecek ve bu uçuşların kadansı bilinmemektedir. Yani, gerçekçi bir şekilde, en erken Aesi’nin uygulanabileceği 2030’ların sonunda veya 2040’ların başında olacaktır.

İnterferometrenin nereye yerleştirileceği konusunda, ekip, Artemis astronotları veya robotlar tarafından kolay erişim sağlamak için tercihen önceki Artemis altyapısının inşa edildiği yere yakın birkaç ay Güney Kutbu konumunu önermektedir. Bununla birlikte, Artemis daha fazla gökyüzünün gözlemlerini sağlayacağından, daha uzak, daha düşük enlemlerde yer alma olasılığı da ilgi çekicidir.

AESI ekibi için sonraki adımlar, interferometre için gerekli teknoloji hakkında daha fazla Ar -Ge yapmak ve desteklemek için uyarlanabileceği ek bilim araştırmalarını keşfetmeye devam etmektir.