Met Pluto miljoenen mijlen ver achter ons en de bouw van de James Webb Space Telescope bewegen snel langs, astronomen zijn al aan het denken over de Volgende Grote Opdracht. Op de top van hun verlanglijstje? Een veertig meter brede baan telescoop die je zoeken naar bewijs van leven buiten de Aarde.
Op de American Astronomical Society meeting deze week, vertegenwoordigers van de Vereniging van Universiteiten voor Onderzoek in de Sterrenkunde (AURA) deelden hun hoop en dromen voor de volgende vlaggenschip, de ruimte observatorium van de opvolger aan van de JWST, die is gepland voor lancering in 2018 en maximaal tien jaar.
Deze toekomstige missie, die zal niet starten totdat de 2030s, zal het zoeken naar antwoorden op twee diepgaande vragen. Één: of we alleen zijn in het universum. Twee: hoe de bouwstenen van ons universum hebben zich in de loop van de kosmische tijd.
Het is een korte, zoete en waanzinnig ambitieuze agenda. Om dit te bereiken, moeten we een ruimtevaartuig meer geavanceerd dan wat mensen ooit hebben gebouwd—een telescoop met tien keer het zien van de macht van de Hubble-telescoop. Als een astronoom te zetten, we hebben het over de Hubble-HD.
“De weg naar de [ontdekking] levende werelden vereist een acht tot 12 meter in de ruimte telescoop,” zei Natalie Batalha, een astronoom die studies exoplaneten op NASA ‘ s Ames Research Center. “Dit is wat voortdurend onderzoek sterren als de Zon binnen 30 parsec.” Als Batalha uitgelegd, 30 parsec (bijna 100 lichtjaar), is de radiale afstand die we nodig hebben om te dekken om te survey enkele tientallen aardachtige planeten in de bewoonbare zone van de Zon-achtige sterren.
Gesponsord
Als er leven is, en als we kunnen er een profiel van een behoorlijk aantal kandidaat-werelden, we hebben een redelijk schot op het vinden van het.
Het zetten van een acht tot 12 meter (26 tot 40 voet) telescoop in de ruimte zal een enorme onderneming. Ter vergelijking, de James Webb Space Telescope—een 8,7 miljard dollar, tennisbaan apparaatje dat zal stellen sterrenkundigen in staat om te zien de eerste licht van het begin van het universum—is een 6,5 meter (21 voet) van de primaire spiegel. JWST is magere ten opzichte van het beest een sterrenkijker astronomen wil bouwen in de 2030s.
Schaal model van de James Webb Space Telescope. Het is enorm! Image Credit: Northrop Grumman
Maar schaalvergroting is precies wat we moeten doen als we gaan vangen, het zwakke licht van de verre werelden. We hebben al ontdekt dat duizenden van exoplaneten met behulp van de doorvoer fotometrie, maar we hebben alleen direct gescand met een handvol. En alle planeten die we hebben “gezien” zijn stormachtige ballen van gas, werelden groter dan Jupiter, die vrijwel zeker niet bewoonbaar.
“Met moderne technologie, wij hebben niet het vermogen om het imago van een zonne-systeem analoge,” Batalha zei. “Dat is waar we naartoe willen.”
Om een glimp kleine, rotsachtige planeten in de bewoonbare zone van lichte, G-type sterren (sterren zoals onze Zon), en het onderzoeken van hun omgeving voor tekenen van leven, we moeten een telescoop met een enorme diafragma. Een telescoop kunt onderdrukken starlight met een factor van tien miljard. En het is in de ruimte, buiten de donkere waas van onze atmosfeer.
Maar JWST de opvolger niet alleen het zoeken naar leven. Het zal ons ook helpen te leren hoe de bouwstenen van de materie die zich in de loop van de kosmische tijd—in een zin, indringende een nog meer fundamentele vraag waar het leven vandaan komt. “Als we willen gaan van de Big Bang tot bio-handtekeningen, moet u om te begrijpen van de evolutie van de atomen in het universum,” zei John O ‘Meara van Saint Michael’ s College.
Als een astrofysicus het bestuderen van de vorming van sterrenstelsels, O ‘Meara heeft een andere agenda voor de JWST’ s opvolger. Hij wil juist de vorming en beweging van de elementen op een enorme weegschaal. “Hoe en waar staat de levenscyclus van de atomen evolueren?” O ‘ Meara zei. “Hoe krijgen we de zuurstof je ademhaling? Om deze vragen te beantwoorden, moeten we de laatste tien miljard jaar van de interacties van gas en sterrenstelsels.”
Het vervullen van deze twee wetenschappen doelen—de evolutie van de materie en de evolutie van het leven—zal een pakket van instrumenten, het verrichten van metingen over een aanbod van golflengten, waaronder zichtbaar, ultraviolet, en nabij-infrarood. Paar van die hoge-precisie-instrumenten met een veertig voet primaire spiegel, secundaire spiegels, communicatie, een starshade en voortstuwing, en we hebben een van de meest geavanceerde onderdelen van de techniek de mens ooit kon voorstellen.
Gelukkig, we kunnen toepassen van alle kennis die we hebben verzameld planning en bouw andere ruimte-telescopen in de afgelopen vijftig jaar.
“Iedereen moet de droom groot”, aldus Marc Postbode van het Space Telescope Science Institute. “Maar ook de droom smart. We willen optimaal gebruik maken van wat we hebben geleerd van de Hubble, wat we hebben geleerd van het ontwerpen van de JWST, wat hebben we geleerd van het bestuderen van andere missies die nog niet tot wasdom komen.”
Bijvoorbeeld, een grote uitdaging voor de JWST ingenieurs geconfronteerd werd, was hoe het daadwerkelijk verzenden van de 6,5 meter grote spiegel in de ruimte. De oplossing is? Een heleboel kleinere spiegels die unfurl in een baan als gold-plated ruimte origami.
“James Webb heeft ons veel geleerd over het bouwen van een grote, gesegmenteerde telescoop in de ruimte,” Postbode zei. “Een acht of twaalf meter telescoop zal moeten worden gesegmenteerd.”
Er zijn nog veel technische uitdagingen uit te werken—maar dat is de reden waarom wij zijn beginnen na te denken over JWST de opvolger van nu. 2030 kan voelen als de verre toekomst, maar voor astronomen, het is een kosmische knipperen afstand.
“Een verhaal dat zich ontvouwt,” Batalha zei. “Het is een verhaal dat duurt lang—de echt grote inspanningen van de mensheid verbindt zich nemen veel tijd te plannen en uit te voeren.”
“We zijn op het punt van het kunnen vinden van bewijs van leven buiten de Aarde,” voegde ze eraan toe. “We hebben de mogelijkheid om het te doen, en we weten hoe dat te doen. Maar het is een multi-decennium, tussen inspanning.”
Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Gizmodo op 7 januari 2015.
Volg de auteur @themadstone
Boven: Artist ‘ s concept van de Kepler-186f, een rotsachtige, aardachtige exoplaneet eventueel in de bewoonbare zone van zijn ster. Image Credit: NASA/SETI/JPL