Dua topik terpanas dan paling menarik di ruang angkasa dan astronomi hari ini adalah 1.) exoplanet - planet yang mengorbit bintang lain - dan 2.) materi gelap - hal-hal yang tidak diketahui yang tampaknya membentuk sebagian besar dari alam semesta kita. Ada pesawat ruang angkasa saat ini dalam pengembangan yang dapat membantu menjawab pertanyaan kami tentang apakah benar-benar ada planet mirip Bumi di luar sana, serta memberikan petunjuk tentang sifat materi gelap. Wahana antariksa itu disebut SIM - the Space Interferometry Mission. "Kami akan mencari Bumi lain di sekitar bintang-bintang lain," kata Stephen Edberg, System Scientist untuk misi tersebut, "dan dengan membuat pengukuran massa galaksi yang akurat, kita juga harus dapat mengukur materi gelap,"
Dengarkan Podcast "365 Hari Astronomi" 20 Januari 2009 dan wawancara saya dengan Steve Edberg, dan / atau baca lebih lanjut tentang misi SIM Lite di bawah ini!
Konsep untuk misi ini telah ada selama beberapa waktu, dan konsepnya telah berubah dari waktu ke waktu, dengan teleskop melalui berbagai inkarnasi. Saat ini, misinya disebut SIM Lite, karena wahana antariksa itu sendiri semakin kecil, namun cermin untuk interferometer semakin besar.
Sementara interferometri pada panjang gelombang radio telah dilakukan selama lebih dari 50 tahun, interferometri optik baru saja matang. Interferometri optik menggabungkan cahaya dari beberapa teleskop untuk tampil sebagai teleskop tunggal yang jauh lebih besar. SIM Lite akan memiliki dua sensor interferometer bintang-panjang gelombang yang terlihat - serta detektor canggih lainnya, yang akan bekerja sama untuk membuat teleskop yang sangat sensitif, yang mengorbit di luar atmosfer Bumi.
"Ini adalah instrumen yang dapat mengukur posisi di langit dengan akurasi yang hampir tidak dapat dipercaya," kata Edberg. “Membayangkan Buzz Aldrin berdiri di bulan. Berpura-pura memegang nikel di antara ibu jari dan telunjuk. SIM dapat mengukur ketebalan nikel itu seperti yang terlihat oleh seseorang yang berdiri di permukaan bumi. Itu adalah satu mikro busur kedua, sebagian kecil dari langit. " Tonton video yang menggambarkan ini - (Diperlukan Quicktime)
Memiliki kemampuan untuk melakukan pengukuran seperti itu dengan SIM, akan mungkin untuk menyimpulkan keberadaan planet-planet dalam waktu sekitar 30 tahun cahaya dari Bumi, dan planet-planet itu dapat memiliki massa sekecil dan serendah Bumi. Sampai sekarang, tim SIM mengantisipasi mempelajari antara 65 dan 100 bintang selama misi lima tahun, mencari analog Bumi, planet kira-kira massa yang sama seperti Bumi yang mengorbit bintang-bintang mereka di zona layak huni, di mana air cair bisa ada.
Jadi, misalnya, SIM Lite akan dapat mendeteksi planet yang dapat dihuni di sekitar bintang 40 Eridani A, 16 tahun cahaya, yang dikenal oleh penggemar serial televisi "Star Trek" sebagai lokasi planet asal Mr. Spock, Vulcan . Lihat film yang menggambarkan kemungkinan deteksi ini - (Diperlukan QuickTime).
SIM tidak akan mendeteksi planet secara langsung, tetapi dengan mendeteksi gerakan yang ditimbulkannya pada bintang induknya. "Itu tugas yang sulit, tidak ada pertanyaan," kata Edberg, "tetapi menjadi rumit, berdasarkan apa yang kita lihat dengan tata surya kita sendiri dan apa yang telah kita lihat dalam sistem planet lain. Kita tahu ada sistem lain di luar sana yang memiliki lebih dari satu planet. Beberapa planet dapat mengacaukan pengukuran. "
Tetapi SIM harus dapat mendeteksi planet dengan ukuran berbeda yang mengorbit bintang lain. SIM Lite baru-baru ini lulus studi double blind yang dilakukan oleh empat tim terpisah yang mengkonfirmasi bahwa teknologi SIM akan memungkinkan pendeteksian planet bermassa Bumi di antara berbagai sistem planet, dengan memiliki kemampuan untuk mengukur massa planet dengan ukuran berbeda, hingga serendah Massa bumi.
"Dengan beberapa pengecualian, semua planet yang kita ketahui terdeteksi menggunakan metode yang disebut kecepatan radial," kata Edberg, "di mana kita melihat gerakan periodik bintang yang datang ke arah kita dan menjauh dari kita secara teratur. Tetapi ketika Anda melakukan pengukuran seperti itu, ketika Anda tidak memiliki informasi lain, Anda tidak tahu orientasi orbit planet sehubungan dengan bintang, atau massa bintang atau planet. "
Dengan bintang-bintang terpanas, kecepatan radial tidak dapat digunakan untuk mencari planet. Tapi SIM Lite akan dapat melihat bintang-bintang dengan jelas di diagram dari yang paling keren hingga yang paling keren.
"Sejauh ini, kami belum menemukan planet seukuran Bumi lainnya," kata Edberg. (Lihat artikel kami dari 1/19/2009 tentang sebuah planet yang mungkin 1,4 kali massa Bumi.) "Jadi, menemukan analog Bumi di sekitar bintang seperti matahari benar-benar tujuan besar."
"Ini tanda tanya besar di planet lain yang kita ketahui sekarang - saya yakin kita hanya tahu sekitar 10% dari massa planet ekstrasurya," kata Edberg.
Program pencarian planet kedua, yang disebut "survei luas," akan menyelidiki sekitar 2.000 bintang di galaksi kita untuk menentukan planet-planet prevalensi ukuran Neptunus dan lebih besar.
SIM juga akan digunakan untuk mengukur ukuran bintang, serta jarak bintang, dan dapat melakukannya beberapa ratus kali lebih akurat daripada yang sebelumnya mungkin. SIM Lite juga akan mengukur gerakan galaksi terdekat, dalam banyak kasus, untuk pertama kalinya. Pengukuran ini akan membantu memberikan pengukuran massa total pertama galaksi individu. Semua ini akan memungkinkan para ilmuwan untuk memperkirakan distribusi materi gelap di galaksi kita sendiri dan alam semesta.
"Materi gelap dikenal karena efek gravitasinya," kata Edberg. “Sepertinya tidak berinteraksi dengan materi normal seperti yang kita tahu. Untuk mendapatkan lebih banyak petunjuk tentang itu, kami ingin tahu di mana itu. "
SIM akan mengukur pada dua skala yang berbeda. Salah satunya adalah di dalam Galaksi Bima Sakti, melakukan pengukuran bintang dan gugus bola, dan membuat pengukuran bintang yang telah dirobek dari galaksi kecil yang mengorbit Bima Sakti.
"Kita bisa melakukan model massa galaksi kita dan mencari tahu di mana massa itu berada, termasuk apa yang seharusnya menjadi banyak materi gelap," kata Edberg. “Ketika kita melakukan pengukuran bagaimana galaksi kita berputar, Anda mendapati galaksi itu berputar seperti benda padat. Alih-alih menjadi Keplerian, di mana Anda berpikir tentang Merkurius yang mengelilingi matahari lebih cepat daripada Pluto, dari semua jalan di dalam galaksi sedekat yang dapat kita ukur ke pusat, ke luar jarak matahari, Bima Sakti berputar seperti benda padat tubuh. Itu bukan benda padat, tapi itu berarti ia harus memiliki kerapatan yang konstan sepanjang jalan dan itu berarti ada jauh lebih banyak materi daripada yang bisa kita lihat. "
"Hal lain yang ingin kami ketahui adalah konsentrasi materi gelap dalam gugusan galaksi," lanjut Edberg. "Bimasakti adalah bagian dari Grup Lokal galaksi, dan SIM memiliki kemampuan untuk mengukur bintang dalam galaksi individu, yang pada gilirannya dapat dimodelkan untuk memberi tahu kita di mana materi gelap berada di dalam Grup Lokal. Ini adalah ujung tombak. Ini adalah salah satu misteri besar saat ini dalam astrofisika dan kosmologi. ”
Planet surya ekstra dan energi gelap mungkin tampak seperti dua hal yang benar-benar berbeda untuk dicari oleh satu pesawat ruang angkasa, tetapi Edberg mengatakan ini adalah contoh bagaimana semuanya terikat bersama.
"Untuk mendapatkan massa planet kita perlu mengetahui massa bintang induknya," katanya. “SIM akan melakukan pengukuran bintang, terutama bintang biner, dan menentukan massa bintang untuk berbagai jenis bintang, dan dapat memperkirakan ukuran planet yang menyebabkan gerakan refleks. Untuk melakukan pengukuran, dan karena bintang-bintang dengan planet akan tersebar di langit, kita perlu memiliki kisi bintang yang merupakan titik tetap untuk memberi kita garis lintang dan bujur. Jika Anda tahu persis di mana St. Louis dan Los Angeles berada, maka jauh lebih mudah untuk melakukan pelacakan di mana letak keduanya. Kita perlu melakukan ini di langit, dan untuk itu kita mengikatnya ke bintang-bintang, dan SIM bisa melakukannya. Ini adalah pertanyaan mendasar yang kami tidak tahu jawabannya, tetapi SIM akan membantu kami menemukan jawabannya. "
Jadi, SIM Lite akan mencari dari dalam lingkungan kita ke ujung jagat raya.
Apa status pesawat ruang angkasa masa depan ini?
"Kami sedang ditahan sekarang," kata Edberg. “Kami baru-baru ini lulus uji double blind untuk menunjukkan bahwa SIM dapat menemukan planet mirip Bumi dalam sistem yang memiliki banyak planet. SIM juga menjalani tinjauan decadal untuk menyatakan bahwa komunitas sains astronomi perlu memiliki misi seperti SIM untuk memperkuat fondasi secara luar biasa. ”
Pekerjaan teknis sedang dilakukan untuk mempersiapkan membangun instrumen yang sebenarnya, tetapi karena alasan anggaran, NASA belum menetapkan tanggal peluncuran. "Kami pikir kami bisa siap untuk diluncurkan pada tahun 2015 setelah kami mendapatkan persetujuan dari NASA," kata Edberg, "dan kemajuan tergantung pada ulasan dekadal, dan laporan harus keluar dalam waktu sekitar satu tahun."
SIM Lite akan memberikan kemampuan pengukuran yang sama sekali baru dalam astronomi. Temuannya kemungkinan akan berdiri sendiri, sambil memuji kemampuan kami saat ini, serta observatorium ruang angkasa masa depan yang direncanakan lainnya.
Untuk informasi lebih lanjut tentang SIM, lihat situs web misi.
