En nyligen publicerad vetenskaplig önskelista innehåller studier av beboeliga planeter, svarta hål och galaxernas ursprung.
Av
4 november 2021
TMT International Observatory
Vart tionde år släpper amerikanska astronomer och astrofysiker en ny rapport för att vägleda nästa decennium av astronomi och astrofysikforskning. Idag publicerade National Academies of Sciences, Engineering and Medicine det senaste, som satte en ny bana för modern rymdutforskning.
Döpt till Astro2020, hämtar den decadalundersökning från hundratals vitböcker och flera års överläggningar från mer än 13 underpaneler. Den 600-sidiga rapporten taggar tre viktiga vetenskapliga prioriteringar för det kommande decenniet och gör ett argument för USA att investera i två stora projekt: Giant Magellan Telescope och Thirty Meter Telescope. Rapporten säger att utan en stor amerikansk federal investering verkar båda projekten sannolikt misslyckas, men det står inte hur mycket nya investeringar som skulle krävas.
Gabriela González, professor i fysik och astronomi vid Louisiana State University, som också var medlem i rapportens styrkommitté, säger att rapporten ger en genomförbar plan som tar hänsyn till både kostnader och samhällsstöd.
Här är några av de största tipsen.
3 viktiga vetenskapliga prioriteringar
Många experter kommer att vara glada att veta att tidigt intresse för exoplanetära system inte finns dör inte snart. En av tre viktiga vetenskapliga prioriteringar som tillkännages i årets rapport är att identifiera och karakterisera jordliknande planeter utanför vårt solsystem.
Medan exoplaneter har varit ett populärt diskussionsämne i mer än två decennier, kommer denna nya ansträngning att fokusera på att söka upp beboeliga världar i synnerhet. Livet på jorden har radikalt förändrat planetens atmosfär, och forskare vill leta efter liknande signaturer någon annanstans för att avgöra om andra planeter har utvecklat rätt komponenter för att stödja komplext liv.
Relaterad berättelse
h2>
Denna AI skulle kunna förutsäga 10 år av vetenskapliga prioriteringar – om vi låter det
Decadal Survey, som väntas i slutet av september, sätter tonen för en ny era av rymdutforskning. Ett team av forskare vill att undersökningen ska använda AI för att förutsäga växande vetenskapsområden.
Med hjälp av spektroskopi, som undersöker hur materia och ljus interagerar, kommer astronomer nu att börja studera atmosfärerna i stora, heta världar för att hitta bevis på biosignaturer, eller tecken på liv på andra planeter.
Den andra nya prioriteringen som tillkännages i rapporten: att försöka förstå vad som hände under de tidigaste ögonblicken i vårt universum genom att undersöka naturen hos svarta hål, vita dvärgar och stjärnexplosioner. Genom projekt som lanseringen av Laser Interferometer Space Antenna, en föreslagen rymdsond som kommer att upptäcka och mäta gravitationsvågor, kan forskning inom detta område hjälpa forskare att upptäcka ny fysik och skärpa vår förståelse av astronomiska mätningar.
Den tredje prioriteringen kommer att försöka ta itu med galaxernas ursprung och utveckling och bestämma hur dessa astronomiska system är sammanflätade. Forskare vill särskilt använda spektroskopi för att studera de olika strukturerna som utgör miljöerna runt galaxer.
Ett nytt sätt att planera uppdrag
Kommitténs Rapporten säger också att NASA borde skapa ett nytt program för att förändra hur projekt planeras och utvecklas.
“Istället för att rekommendera och godkänna uppdrag som kommer att ta så många år”, säger González, “det vi rekommenderar till NASA är att skapa en linje som vi kallar Great Observatories Mission and Technology Maturation Program som designar och utvecklar teknik för uppdrag innan de är godkänd.”
Detta program skulle utveckla teknik år innan de skulle vara planerade för alla rymduppdrag och ge kontroller och recensioner i ett tidigt skede längs vägen. Vanligtvis börjar den processen när ett uppdrag rekommenderas, men det här programmet syftar till att halvera tiden mellan rekommendation och lansering.
Med tanke på hur mycket tid och pengar det tar att utveckla ett uppdragskoncept, föreslår rapporten, en ny strategi kan bidra till att öka antalet storskaliga projekt som NASA kan arbeta med samtidigt. Huruvida de slutar flyga är inte ett problem, säger González. Det handlar om att ha rätt resurser och stöd så tidigt som möjligt.
Det första uppdraget att gå in i det nya programmet kommer att vara ett rymdbaserat teleskop som kommer att använda högkontrastbilder för att tillhandahålla nya data om exoplaneter, i linje med Astro2020:s huvudprioriteringar. Betydligt större än rymdteleskopet Hubble kommer det att kunna observera planeter som är svagare än deras stjärna med en faktor på minst 10 miljarder. Detta kommer att på djupet förändra sättet astronomer ser på det kända universum.
I dag är den uppskattade kostnaden för projektet cirka 11 miljarder dollar, och om det godkänns av NASA, är en potentiell uppskjutning inte planerad förrän i början av 2040-talet .
På marken
För markbaserade observatorier är kommitténs högsta rekommendation att fortsätta investera i US Extremely Large Telescope Program, som för närvarande består av tre element: Giant Magellan Telescope i Chile, Thirty Meter Telescope på Hawaii och National Science Foundations National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, baserat i Arizona.
Astro2020 rekommenderar också att Karl Jansky Very Large Array och Very Long Baseline Array ersätts av Next-Generation Very Large Array, en mycket känsligare radioobservatorium, som ska byggas i slutet av decenniet.
Rapporten säger att framgången för vart och ett av dessa projekt är avgörande om USA hoppas kunna behålla sin position som ledande inom markbaserad astronomi.
González säger att hon hoppas att årets rapport kommer att leda till nya upptäckter som når bortom det vetenskapliga samfundet. “Det här samhället är inte bara astronomer”, säger hon. “Det är astronomer och människorna som drar nytta av astronomin.”