Die Vera C. Rubin-Observatorium , ehemals Large Synoptic Survey Telescope (LSST), wird irgendwann im nächsten Jahr den Betrieb aufnehmen. Um ein perfektes Akronym nicht ungenutzt zu lassen, wird seine erste Kampagne als bekannt sein Vermächtniserhebung von Raum und Zeit (LSST). Diese zehnjährige Untersuchung wird alles untersuchen, von dunkler Materie und dunkler Energie über die Bildung der Milchstraße bis hin zu kleinen Objekten in unserem Sonnensystem.
nach a neue Studie von Amir Siraj und Prof. Abraham Loeb von der Harvard University wird ein weiterer Vorteil dieser Untersuchung die Entdeckung interstellarer Objekte sein, die regelmäßig in das Sonnensystem eindringen. Diese Ergebnisse werden uns in Kombination mit physikalischen Charakterisierungen der Objekte viel über den Ursprung und die Natur von Planetensystemen lehren (und könnten uns sogar helfen, ein oder zwei außerirdische Sonden zu entdecken!)
Als ‘Oumuamua an der Erde vorbeiflog in Oktober 2017 , war es das erste interstellare Objekt, das jemals von Astronomen beobachtet wurde. Jetzt, Jahre nach diesem bedeutsamen Ereignis, theoretisieren Wissenschaftler immer noch, was es hätte sein können – neuere Theorien deuten darauf hin, dass es ein dunkler Wasserstoff-Eisberg oder ein interstellarer“ Staub Hase .“ Aber die vielleicht faszinierendste Möglichkeit war die von Prof. Loeb selbst vorgeschlagene.
Rubin-Observatorium bei Sonnenuntergang, beleuchtet von einem Vollmond. Bildnachweis: Rubin-Observatorium/NSF/AURA
In einer Studie aus dem Jahr 2018, die inDas Astrophysikalische Journal– mit dem Titel „ Könnte der Sonnenstrahlungsdruck die eigentümliche Beschleunigung von Oumuamua erklären? “ – Dr. Shmuel Baily und Prof. Loeb schlugen vor, dass das interstellare Objekt tatsächlich ein interstellares Raumschiff sein könnte. Dies basierte teilweise auf den Spektren, die von 'Oumuamua erhalten wurden, und wie es mysteriös beschleunigt auf dem Weg aus dem Sonnensystem.
Unabhängig davon, ob 'Oumuamua eine außerirdische Sonde war oder nicht, behaupteten Baily und Loeb, dass es sich (zumindest) um eine neue Klasse von Objekten handelte, die Astronomen noch nie zuvor gesehen haben. In September 2019 , wurde ein zweites interstellares Objekt (2I/Borisov) durch unser Sonnensystem gesichtet. Obwohl dieser eindeutig ein Komet war, half er dabei zu veranschaulichen, wie interstellare Objekte regelmäßig unser Sonnensystem besuchen (und manche bleiben sogar !)
Ein Observatorium wie Vera C. Rubin bietet daher eine große Chance, mehr über interstellare Objekte und die Prozesse zu erfahren, die zur Entstehung und Natur von Sonnensystemen führen. Zum einen könnte es durch die Untersuchung von Objekten innerhalb des Sonnensystems möglicherweise die Anzahl der zu untersuchenden Objekte vervielfachen. Wie Prof. Loeb Universe Today per E-Mail sagte:
‘Oumuamua und Borisov waren die ersten beiden interstellaren Objekte, die im Sonnensystem bestätigt wurden. Die Himmelsdurchmusterung, die in einigen Jahren mit dem Vera-C.-Rubin-Observatorium beginnen soll, genannt Legacy Survey of Space of Time (LSST), könnte jeden Monat ein neues interstellares Objekt finden, wenn es zufällige Flugbahnen bevölkert. Unser Beitrag befasst sich mit der Frage, was aus einer Vielzahl von Statistiken interstellarer Objekte gelernt werden kann.
Das elektromagnetische Spektrum visualisiert. Bildnachweis: NASA
Das LSST wird sich auf die Ergebnisse des Rubin-Observatoriums verlassen Simonyi Survey Telescope (SST), ein bodengestütztes Weitfeldteleskop mit großer Apertur zur Vermessung des südlichen Himmels in den optischen Bändern von 320 bis 1050 nm (vom nahen Ultraviolett bis zum Infrarot). Seine drei großen Spiegel werden aktiv gesteuert, um atmosphärische Verzerrungen zu korrigieren, und die Bilder werden mit einer 3.200-Megapixel-Digitalkamera aufgenommen.
Zwischen seinen technischen Fähigkeiten und den acht wissenschaftlichen Kooperationen, die sich auf seine Daten stützen, wird erwartet, dass Vera C. Rubin wertvolle wissenschaftliche Erträge abwirft. Dazu gehören die Messung der Expansionsrate, um den Einfluss von Dunkler Energie und Dunkler Materie zu bestimmen, die Kartierung der Milchstraße, die Erkennung von transienten Ereignissen wie Novae, Supernovae, Gammastrahlenausbrüche (GRBs) und andere Phänomene.
Es wird es Astronomen auch ermöglichen, die Anzahl der im Sonnensystem katalogisierten kleinen Objekte – wie Asteroiden und Kuipergürtel-Objekte (KBOs) – um den Faktor 10 bis 100 zu erhöhen. In Kombination mit genauen Modellen, die die Geschwindigkeit vorhersagen, mit der interstellare Objekte werden Sobald sie das Sonnensystem erreichen, zeigen Siraj und Loeb, wie die LSST die Anzahl der bekannten interstellaren Objekte in unserem Sonnensystem vervielfachen könnte.
„Das Vera-C-Rubin-Observatorium wird den Himmel in beispielloser Tiefe und Kadenz beobachten“, sagte Siraj gegenüber Universe Today (ebenfalls per E-Mail). „Infolgedessen ist es im Begriff, unser Verständnis von kleinen Körpern im Sonnensystem, einschließlich interstellarer Objekte, erheblich zu verbessern.
Die Brennebene des zukünftigen 3.200-Megapixel-Imagers von Vera C Rubin. Bildnachweis: Jacqueline Orrell/SLAC National Accelerator Laboratory)
Wie sie in ihrer Studie zeigen, ist die Geschwindigkeit, mit der Objekte aus ihren jeweiligen Systemen ausgestoßen werden (die mit ihren Umlaufgeschwindigkeiten vergleichbar ist, bevor sie 'geschleudert wurden'), wesentlich, um zu verstehen, wo sie im System entstanden sind. Zum Beispiel würden Objekte in den äußeren Bereichen durch einen vorbeiziehenden Stern leicht ausgeworfen und hätten dadurch geringe Auswurfgeschwindigkeiten. Dies ist wahrscheinlich auch die häufigste Art von interstellaren Objekten.
In ähnlicher Weise würden Gravitationsinteraktionen mit Planeten in der Nähe oder innerhalb der habitablen Zone (HZ) eines Sterns, die zu Auswürfen führten, dazu führen, dass viele Planetesimale mit hoher Geschwindigkeit reisen. Diese Geschwindigkeiten würden mit der Umlaufgeschwindigkeit der Objekte innerhalb der HZ ihres Sterns übereinstimmen und würden den Wissenschaftlern daher viel über die Mechanik sagen, die in diesem System am Werk ist. Wie Loeb erklärte, haben sie all dies bei ihren Berechnungen berücksichtigt:
„Wir haben den Ausstoß interstellarer Objekte in zufällige Richtungen relativ zur Geschwindigkeit ihrer Wirtssterne betrachtet und die resultierende Geschwindigkeitsverteilung berechnet, wenn sie in das Sonnensystem gelangen, unter Berücksichtigung der besonderen Geschwindigkeit der Sonne relativ zu den Sternen in ihrer Umgebung. ”
„Da interstellare Objekte in Planetensystemen um andere Sterne herum erzeugt werden, haben wir die Kinematik von Sternen plus eine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente übernommen, die die Ausstoßgeschwindigkeit des Objekts relativ zum Stern erklärt“, fügte Siraj hinzu.
Sie fanden heraus, dass sich die typische Ausstoßgeschwindigkeit eines Objekts aus seiner Ankunftsgeschwindigkeit im Sonnensystem und seiner Ankunftsrichtung ableiten lässt. Insofern würde ihre Geschwindigkeit als Indikator dafür dienen, wie nahe sie ihren Sternen bei ihrer Entstehung und beim Auswurf waren. Oder wie Siraj es zusammenfasst:
„Wir fanden heraus, dass die Verteilung der Geschwindigkeiten, mit denen sich interstellare Objekte bewegen, und die Richtungen, aus denen sie stammen, Informationen über den ‚Kick‘ kodieren, den interstellare Objekte erhalten, wenn sie ihren Mutterstern verlassen. Diese „Kick“-Geschwindigkeit spiegelt die Region des Planeten wider, aus der das Objekt stammt, und bietet Einblicke in die Funktionsweise der Planetensystembildung und die Entstehung interstellarer Objekte.“
Wenn sie beispielsweise aus den Außenbezirken stammen, wie die Oortschen Wolken des Sonnensystems, wäre ihre Trittgeschwindigkeit vernachlässigbar. Auf der anderen Seite, wenn sie aus der HZ eines Systems stammen, könnte die Geschwindigkeit den Bereich der stellaren Geschwindigkeiten in ihrer Sonnenumgebung (10s von km/s) überschreiten. Die Kenntnis ihres Geburtsortes könnte daher wichtige Hinweise auf die Prozesse, die sie geschaffen haben, sowie auf ihre Natur geben.
Darüber hinaus wird die Untersuchung dieser Objekte wertvolle Einblicke in die Prozesse liefern, durch die Asteroiden, Kometen und Planeten in Sternensystemen entstehen. Und wenn, wie Dr. Baily und Prof. Loeb vorgeschlagen haben, einige dieser Objekte tatsächlich interstellare Raumsonden zur Erforschung des Universums sein könnten, dann sind die Möglichkeiten noch weitreichender.
„Für SETI-Suchen interessante Objekte könnten möglicherweise an ungewöhnlichen Geschwindigkeiten und Herkunftsrichtungen erkennbar sein“, sagte Siraj. In Kombination mit der Fähigkeit von Vera C. Rubin, unverzüglich über ein Entdeckungsereignis zu informieren (was Folgebeobachtungen erheblich erleichtern wird), könnten Astronomen diese Objekte sehen, lange bevor sie nahe an unserer Sonne vorbeiziehen oder an der Erde vorbeifliegen.
„Wenn seltsame Objekte wie ‚Oumuamua von technologischen Zivilisationen hergestellt wurden, dann könnten sie eine ‚Flaschenbotschaft‘ darstellen“, fügte Loeb hinzu. Diese Möglichkeit wird Prof. Loeb ausführlich in seinem demnächst erscheinenden Buch mit dem Titel' Außerirdisch: Das erste Zeichen intelligenten Lebens jenseits der Erde '– voraussichtliche Veröffentlichung am 26. JanuarNS, 2021 (ich habe mein Exemplar vorbestellt!)
Die Empfehlung von Siraj und Loeb ist ein gutes Beispiel dafür, wie Fortschritte in einem Bereich der Astronomie zu positiven Ergebnissen in einem anderen führen können. Durch den Einsatz von Instrumenten und Observatorien der nächsten Generation, um mehr Sterne, mehr Planeten und mehr Objekte zu katalogisieren, werden Astronomen unweigerlich mehr Beispiele dafür haben, was in unserem Universum möglich ist. Das Studium dieser Objekte wird uns auch viel über die Physik und Mechanik sagen, die sie beherrschen.
Und wenn es nicht zu viel zu hoffen ist, werden vielleicht ein oder zwei interstellare Sonden dabei gefunden. Wenn man bedenkt, was wir mit dem rausgeschickt habenPionierplattenundVoyager-Rekorde, es wird interessant sein zu sehen, was eine Nachricht von einer außerirdischen Spezies zu sagen hat! Mein Geld ist da'Antworten Sie nicht!'
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