Catatan editor - Jurnalis dan penulis sains Bruce Dorminey berbicara kepada dua ilmuwan NASA tentang kemungkinan memasang teleskop di pesawat ruang angkasa untuk misi planet luar.
Polusi cahaya di tata surya bagian dalam kita, baik dari cahaya terdekat Matahari dan cahaya zodiak kabur dari debu yang ditumbuk di sabuk asteroid, telah lama menghalangi kosmolog yang mencari pandangan yang lebih jelas tentang alam semesta awal.
Tetapi sebuah tim di NASA, JPL dan Caltech telah mencari kemungkinan untuk memasang teleskop optik ke survei pesawat ruang angkasa dalam misi ke tata surya luar.
Melarikan Diri dari Kabut Ungu Tata Surya Bagian Dalam kita
Idenya adalah untuk menggunakan teleskop optik dalam fase pelayaran untuk mendapatkan pegangan yang lebih baik pada cahaya latar belakang extragalactic; yaitu, cahaya latar belakang optik gabungan dari semua sumber di Semesta. Mereka membayangkan kegunaan teleskop untuk menendang sekitar 5 Unit Astronomi (AU), tentang jarak orbit Jupiter. Tim kemudian ingin mengkorelasikan data mereka dengan pengamatan di darat.
Salah satu tujuannya adalah untuk menjelaskan era reionisasi jagad awal. Reionisasi mengacu pada waktu ketika radiasi ultraviolet (UV) dari bintang-bintang pertama di alam semesta mengionisasi media intergalaksi (IGM) dengan melepaskan elektron dari atom gas atau molekul gas IGM. Periode reionisasi ini diperkirakan terjadi paling lambat 450 juta tahun setelah Big Bang.
ZEBRA, debu Zodiacal, Latar Belakang Extragalactic, dan Peralatan Reionisasi, adalah konsep NASA JPL yang menyerukan teleskop senilai $ 40 juta yang terdiri dari tiga instrumen optik / inframerah dekat; terdiri dari mapper bidang lebar 3 cm dan imager resolusi tinggi 15 cm. Namun, NASA belum memilih proposal ZEBRA untuk salah satu misinya.
Tetapi untuk mempelajari lebih lanjut, kami berbicara dengan pemimpin Konsep ZEBRA dan kosmolog instrumen Jamie Bock dan astronom Charles Beichman, keduanya dari NASA JPL dan Caltech.
Dorminey: Apa itu cahaya zodiak?
Beichman: Ini adalah sumber cahaya cahaya yang menyebar di tata surya kita dari butiran debu yang memancar karena telah dipanaskan oleh matahari dan memancar sendiri.
atau memantulkan sinar matahari. Jika Anda pergi pada cahaya bulan gelap yang sangat jelas, Anda dapat melihat pita cahaya ini dari debu ini. Ini mengikuti bidang ekliptika. Debu itu sebagian besar berasal dari bahan di sabuk asteroid yang akan ditumbuk menjadi partikel-partikel kecil setelah beberapa tabrakan besar.
Dorminey: Apa artinya melewati debu zodiak ini untuk pengamatan?
Beichman: Bayangkan duduk di lembah Los Angeles dan Anda memiliki semua kabut dan kabut ini dan Anda ingin mengukur seberapa jernih udara di Palm Springs. Anda harus dapat mengurangi semua kabut antara sana-sini dan tidak ada cara untuk melakukannya dengan akurasi. Anda harus keluar dari baskom untuk keluar dari kabut asap.
Dorminey: Bagaimana ini membantu dalam mempelajari latar belakang extragalactic ini?
Bock: Cahaya Latar Extragalactic (EBL) mengukur kepadatan energi total cahaya yang berasal dari luar galaksi kita. Cahaya ini memberikan jumlah energi yang dihasilkan oleh bintang dan galaksi, dan sumber lainnya, selama sejarah waktu kosmik. Latar belakang total dapat digunakan untuk memeriksa apakah kita memahami dengan benar sejarah pembentukan galaksi. Kami mengharapkan komponen cahaya latar belakang dari bintang-bintang pertama memiliki spektrum berbeda yang memuncak pada inframerah-dekat; ini bisa memberi tahu kita seberapa terang dan berapa lama zaman ketika bintang-bintang pertama terbentuk. Sayangnya, cahaya zodiak jauh lebih terang dari latar belakang ini. Tetapi dengan pergi ke orbit Jupiter, cahaya zodiak adalah 30 kali lebih redup daripada di Bumi, dan pada orbit Saturnus adalah 100 kali lebih redup.
Dorminey: Apakah Anda harus menumpang misi NASA atau bisakah itu bermitra dengan badan antariksa lain, seperti ESA misalnya?
Bock: Kami telah menjelajahi pendekatan biaya inkremental termurah, bermitra dengan misi planetary NASA. Tapi kami bisa bermitra dengan badan antariksa lain. Penjelajah Eropa Jupiter Icy Moons (sebelumnya JGO) sekarang bersaing untuk peluncuran misi kelas-L berikutnya di awal tahun 2020 dan merupakan kemungkinan yang menarik untuk instrumen sains fase pesiar yang berkontribusi. Setiap pendekatan dilengkapi dengan biaya dan lingkungan kemitraan yang berbeda.
Dorminey: Apakah pendorong utama teleskop EBL untuk melampaui debu zodiak atau apakah 5 AU juga menawarkan keunggulan pengamatan dalam hal mencapai pingsan besarnya?
Bock: Ada keuntungan mengamati karena latar belakang [tata surya yang lebih gelap]. Dengan teleskop sekecil itu, kami tidak mencoba memanfaatkan manfaat ini tetapi observatorium masa depan bisa. Kami akan mengukur kecerahan zodiak ke Jupiter dan seterusnya, dan ini dapat memotivasi pengamatan astronomi dengan teleskop di tata surya luar di masa depan.
Dorminey: Apa jenis tantangan downlink data yang akan Anda temui?
Bock: Persyaratan data mungkin lebih kecil dari yang mungkin diharapkan, karena gambar kami diperoleh dengan integrasi [pengamatan] panjang pada resolusi spasial sedang. Untuk proposal planet yang kami pelajari secara rinci, total volume data adalah 230 gigabyte, dengan sekitar 65 persen dari data ini dikembalikan dari Jupiter dan keluar ke Saturnus. Titik teleskop beroperasi secara mandiri.
Dorminey: Bagaimana dengan radiasi dari Jupiter yang mengganggu optik dan kamera CCD pada teleskop?
Beichman: Apa yang Anda lakukan adalah berhenti melakukan pengamatan EBL saat dekat dengan Jupiter. Masalah radiasi sangat penting, jadi Anda hanya perlu melakukan pengamatan sebelum dan sesudah melewati Jupiter.
Dorminey: Apa yang akan dilakukan instrumen Anda yang tidak direncanakan oleh NASA Webb Space Telescope (JWST)?
Bock: JWST kemungkinan akan mendeteksi galaksi pertama yang paling terang, dan tergantung bagaimana galaksi terbentuk, akan kehilangan sebagian besar dari total radiasi karena kontribusi banyak galaksi lemah. Mengukur latar belakang extragalactic memberikan radiasi total dari semua galaksi dan menyediakan energi total. Selain itu, kami tidak membutuhkan teleskop besar; 15 cm sudah cukup.
Dorminey: Bagaimana dengan ilmu planet dengan teleskop?
Bock: Instrumen kami berspesialisasi dalam melakukan pengukuran kecerahan permukaan yang rendah. Kami membuat pilihan desain khusus untuk memetakan awan debu zodiak dari dalam ke tata surya luar. Pandangan 3 dimensi akan memungkinkan kita melacak asal-usul debu antarbintang ke komet dan tabrakan asteroid. Kita tahu ada objek sabuk Kuiper di luar orbit Neptunus, dan kemungkinan ada debu yang terkait dengannya.
Dorminey: Berapa lama teleskop ini berfungsi?
Bock: Setelah pengamatan utama selesai, mungkin saja tim asli atau pihak luar dapat mengusulkan untuk mengoperasikan teleskop. Satu kasus sains yang menarik adalah pengamatan paralaks micro-lensing; pengamatan yang menggunakan paralaks antara Bumi dan Saturnus untuk mempelajari pengaruh planet-planet yang mengorbit bintang-bintang yang menghasilkan peristiwa lensa mikro. Peluang sains lainnya termasuk peta Sabuk Kuiper di dekat-inframerah; okultasi bintang oleh Objek Sabuk Kuiper; dan memetakan lebih banyak bidang EBL untuk perbandingan dengan survei lain.
Dorminey: Bagaimana pengamatan awal teleskop berpotensi mengguncang kosmologi teoretis?
Beichman: Setiap kali Anda melakukan pengukuran yang merupakan faktor seratus kali lebih baik dari sebelumnya, Anda selalu mendapat kejutan.
