Ultraviyole astrofizik araştırma misyonu konsepti

Son 30 yılda, NASA’nın Büyük Gözlemevleri (Hubble, Spitzer, Compton ve Chandra uzay teleskopları) evren hakkında bazı şaşırtıcı şeyleri ortaya çıkardı. Hubble Derin Alanlar kampanyası tarafından sağlanan evrenin en derin görüntülerinden bazılarına ek olarak, bu teleskoplar evrenin görünmeyen kısımlarına (yani kızılötesi, gama ışını ve morötesi spektrumlara) dair içgörü sağlamıştır.

Bu gözlemevlerinin ve James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) başarısıyla NASA, “görünmeyen evreni” daha da fazla ortaya çıkaracak gelecekteki misyonlar üzerinde düşünüyor.

Buna, NASA’nın bir sonraki Astrofizik Orta Sınıf Kaşif görevi olarak 2030’da fırlatmayı planladığı bir uzay teleskobu olan UltraViolet Explorer (UVEX) da dahildir. Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, Michigan Üniversitesi’nden araştırmacıların liderliğindeki bir ekip, UltraViolet evrenini Analiz Etme Misyonu (MAUVE) olarak bilinen başka bir kavram önerdi. Bu teleskop ve gelişmiş araçları, NASA Astrofizik Görev Tasarım Okulu’nun açılışı sırasında tasarlandı. Ekibin makalesine göre, bu görev varsayımsal olarak 2031 yılına kadar fırlatılmaya hazır olacak.

Çalışma, Michigan Üniversitesi Astronomi Bölümü’nden yüksek lisans öğrencisi Mayura Balakrishnan tarafından yönetildi. Ona Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı (LASP), Yerçekimi ve Kozmos Enstitüsü (IGC), Kozmoloji ve AstroParçacık Fiziği Merkezi (CCAPP), Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü, Avrupa Uzay Ajansı (ESA), Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi, NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı ve birçok üniversite. Bulgularını detaylandıran makale yayınlandı içinde Pasifik Astronomi Topluluğu Yayınları.

Geçtiğimiz 50 yılda ultraviyole gözlemevleri evren anlayışımızda devrim yarattı. Bununla birlikte, ultraviyole (UV) dalga boylarındaki astrofiziksel olayların gözlemleri, UV radyasyonunu absorbe etmede çok etkili olan Dünya atmosferinin müdahalesi nedeniyle yalnızca yüksek irtifalarda veya uzayda gerçekleştirilebilir. Çalışmanın ortak yazarı, ESA astronomu ve STScI’da Bilim Operasyonları Bilimcisi olan Dr. Emily Rickman, Universe Today’e e-posta yoluyla şunları söyledi:

“UV astronomisi, görünür veya kızılötesi dalga boyu rejimi gibi diğer daha uzun dalga boylarında yakalanamayan, çok daha geniş bir olanaklar havuzuna sahip olan yüksek enerjili olaylara dair bize içgörü sağlıyor. UV’de gözlem yaparak, evreni anlamamız daha da kolaylaştı. Yıldız oluşumu, galaksi oluşumu ve hem güneş sistemimizdeki hem de gezegen dışı yıldız sistemlerindeki gezegenlerdeki yüksek enerjili olayları inceleyerek önemli ilerleme kaydetti.

“Bu anlayışın dikkate değer alanlarından bazıları, genç yüksek kütleli yıldızlardan yayılan yıldız rüzgarlarından UV radyasyonunun yakalanmasıdır; bu, bu kadar büyük yıldızların erken evrende nasıl oluştuğunu bir araya getirmemize yardımcı olur. Gezegensel tarafta, UV astronomisi, Jüpiter’in kutuplarındaki aktif auroraları ve bunların güneşteki güneş fırtınalarından nasıl etkilendiğini gözlemlememizi sağladılar. Jüpiter’deki bu aktif auroralar beklenmedikti ve gezegenler, atmosferleri ve nasıl oluştukları hakkında yepyeni bir anlayışa kapı açtı. kendi ortamlarıyla etkileşime girerler.”

İlk UV uydusu Yörüngeli Astronomik Gözlemevi 2 (OAO 2), 1968’de, merakla beklenen Apollo 8’in (ay’a ilk mürettebatlı görev) fırlatılmasından kısa bir süre önce fırlatıldı. Pek çok başarısının yanı sıra, OAO 2, elektromanyetik radyasyonun yıldızlararası gaz ve toz tarafından soğurulmasının (diğer adıyla yıldızlararası yok oluş) erken karakterizasyonunu mümkün kıldı. Bunu, 1992’de fırlatılan ve uzak UV kaynaklarının ilk tüm gökyüzü araştırmasını gerçekleştiren Extreme Ultraviolet Explorer (EUVE) izledi.

Daha sonra 1999 yılında galaksiler arası ortamın (IGM) ilk sistemik araştırmalarını yürüten Uzak Ultraviyole Spektroskopik Kaşifi (FUSE) geldi. Daha sonra, 2003’ten 2013’e kadar faaliyet gösteren ve bugüne kadarki en derin tüm gökyüzü UV araştırmasını yürüten Galaxy Evolution Explorer (GALEX) vardı. Ayrıca Neil Gehrels Swift Gözlemevi’nde Ultraviyole ve Optik Teleskop ve Hubble Uzay Teleskobu’nda üç UV cihazı bulunmaktadır: Uzay Teleskobu Görüntüleme Spektrografı (STIS), Geniş Alan Kamerası 3 (WFC3) ve Kozmik Kökenler Spektrografı.

Ne yazık ki, bu dedektörlerin hiçbiri evreni uzak ve aşırı morötesi dalga boylarında PI liderliğindeki bir görevin ayrıntılarıyla inceleyemez. Rickman’ın belirttiği gibi, bu ve diğer faktörler şu ana kadar UV astronomisini sınırladı:

“En büyük sınırlamalardan biri aslında UV dalga boyu aralığında gözlem yapabilen tesislerin eksikliğinden kaynaklanıyor. UV gözlemevlerinin, Dünya atmosferinin UV radyasyonunun çoğunu engellemesi nedeniyle uzayda bulunma zorunluluğu olduğundan, bu uzay tabanlı UV Gözlemevlerinin inşası ve işletilmesi, yerdeki gözlemevlerine göre çok daha pahalıdır.

“UV gözlemevlerinin sınırlı sayıda olması nedeniyle, Hubble Uzay Teleskobu gibi şu anda aktif olanlara dünyanın her yerindeki gökbilimciler tarafından gereğinden fazla abone olunuyor, bu da bu tür gözlemevlerinin varlığına olan ihtiyacı ve önemi gösteriyor. aşırı UV dalga boyu şu anda mevcut cihazlarla yakalanmıyor, bu da incelenecek bazı astronomik olaylara karşı kör bir nokta sağlıyor.”

Önerilen Habitable World Observatory’nin (HWO) gelişmiş UV yeteneklerine sahip olması beklenirken, bu görev hala planlamanın ilk aşamalarında ve 2040’lara kadar başlatılması beklenmiyor. Bu amaçla ekip, JPL’nin ev sahipliği yaptığı NASA Astrofizik Görev Tasarım Okulu’nun (AMDS) açılışı sırasında tasarlanan geniş alanlı bir spektrometre ve görüntüleyici olan UltraViolet evrenlerini Analiz Etme Misyonu (MAUVE) adı verilen bir UV uzay teleskopu konsepti önerdi. 2023 Fırsat Duyurusu. Rickman’ın açıkladığı gibi:

“MAUVE misyonu konsepti, Astronomi ve Astrofizik 2020 Decadal Araştırması kapsamında üç ana temaya odaklanıyor. Bu temalar, “Yalnız Mıyız?/Bağlam İçinde Dünyalar ve Güneşler”, “Evren Nasıl Çalışıyor?”/Yeni Haberciler ve Yeni Fizik” ve “Buraya Nasıl Geldik?/Kozmik Ekosistem.”

“Yalnız mıyız?” sorusunun cevabı kapsamında. MAUVE, foto buharlaşma veya çekirdek kaynaklı kütle kaybından kaynaklandığı varsayılan Neptün altıların atmosferik kaçışını incelemeyi amaçlıyor. Bu, güneş sistemi dışı sistemlerin ortamlarının yaşanabilirliğini ve ayrıca dış gezegenlerin ve atmosferlerinin oluşumunu ve evrimini anlamamıza yardımcı olacaktır.”

“Ayrıca MAUVE, dev dış gezegenlerdeki sıcak gazın atmosferik bileşimini ve bunların denge veya dengesizlik yoğunlaşmasından etkilenip etkilenmediğini inceleyecek; bu, dış gezegen atmosferlerini anlamamız için hayati önem taşıyor ve bu da yaşamın nerede var olabileceğine dair ipuçlarına yol açıyor. evren “Evren nasıl çalışır?” sorusunu anlamak için.

“MAUVE, mavi kilonovaların radyoaktif soğuma mı, yoksa hızlı şok soğuması mı tarafından yönlendirildiğini inceleyecek; bu, evrendeki patlayıcı olayları anlamada temel önem taşıyor; ayrıca tip 1A süpernovaların, bir yıldız arkadaşından gelen beyaz cüce biriken bir malzemeden mi yoksa bir yıldızdan mı kaynaklandığını araştıracak. beyaz cüceleri birleştiriyor ve ‘Buraya nasıl geldik?’ konusunu incelemek için. MAUVE, dağınık galaksi dışı emisyonun soluk galaksi kümesi üyelerinden ve başıboş yıldızlardan mı yoksa küme birleşmelerinden kaynaklanan şoklardan mı kaynaklandığına bakacaktır.”

Rickman, bu genel temaların, evreni anlamamızı desteklediği için gökbilimcilerin ele almakla çok ilgilendikleri, cevaplanmamış anahtar sorular olduğunu söyledi. MAUVE, mevcut UV gözlemevlerinin dalga boyu aralığını genişleterek, bu soruların bazılarına cevap verebilecek yüksek enerjili kozmolojik olayları inceleyebilecektir. Buna ek olarak Rickman, MAUVE’ye önemli miktarda (%70) Genel Gözlemci (GO) süresi ayrılacağını söyledi:

“[This would allow] ‘Yıldız oluşturan yapılar nasıl ortaya çıkıyor ve dağınık yıldızlararası ortamla nasıl etkileşime giriyor?’ gibi temel soruları yanıtlayarak, bu büyük ölçüde keşfedilmemiş parametre uzayında incelenebilecek gözlem fikirlerini önermek için daha geniş bir topluluk. ‘En ekstrem yıldızlar ve yıldız popülasyonları nelerdir?’ ‘Yaşanabilir ortamlar gezegen sistemleri bağlamında nasıl ortaya çıkıyor ve gelişiyor?’ Bu soruları inceleme olanağı, evren anlayışımızın bazı yapı taşlarına dair temel bir anlayış sağlayacaktır.”