Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

NASA-tool bereidt zich voor op het in beeld brengen van verre planeten

Op JPL op 17 mei gebruiken leden van het Roman Coronagraph Instrument-team een ​​kraan om het bovenste gedeelte van de zeecontainer op te tillen waarin het instrument was opgeslagen voor zijn reis naar NASA's Goddard Space Flight Center. Krediet:NASA/JPL-Caltech

Het Roman Coronagraph Instrument op de Nancy Grace Roman Space Telescope van NASA zal de weg helpen effenen in de zoektocht naar bewoonbare werelden buiten ons zonnestelsel door nieuwe instrumenten te testen die sterrenlicht blokkeren en planeten onthullen die verborgen zijn door de schittering van hun moedersterren. De technologiedemonstratie is onlangs verscheept van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië naar het Goddard Space Flight Center van het agentschap in Greenbelt, Maryland, waar het zich heeft aangesloten bij de rest van het ruimteobservatorium ter voorbereiding op de lancering in mei 2027.

Vóór zijn reis door het land onderging de Romeinse coronagraaf de meest complete test van zijn vermogen om sterrenlicht te blokkeren tot nu toe:wat ingenieurs 'het donkere gat graven' noemen. In de ruimte zal dit proces astronomen in staat stellen licht rechtstreeks waar te nemen van planeten rond andere sterren, oftewel exoplaneten. Eenmaal gedemonstreerd op Roman zouden soortgelijke technologieën voor een toekomstige missie astronomen in staat kunnen stellen dat licht te gebruiken om chemicaliën in de atmosfeer van een exoplaneet te identificeren, inclusief chemicaliën die mogelijk wijzen op de aanwezigheid van leven.

Het Romeinse coronagraafinstrument aan boord van NASA's Nancy Grace Romeinse ruimtetelescoop zal het vermogen van wetenschappers verbeteren om planeten rond andere sterren rechtstreeks in beeld te brengen. Als de krachtigste coronagraaf die ooit in de ruimte heeft gevlogen, zal hij nieuwe technologieën demonstreren die kunnen worden gebruikt door toekomstige missies zoals het door NASA voorgestelde Habitable Worlds Observatory. Krediet:NASA/JPL-Caltech/GSFC

Laat het testen beginnen

Voor de donkere gatentest plaatste het team de coronagraaf in een afgesloten kamer die ontworpen was om het koude, donkere vacuüm van de ruimte te simuleren. Met behulp van lasers en speciale optica repliceerden ze het licht van een ster zoals het eruit zou zien als het door de Romeinse telescoop zou worden waargenomen. Wanneer het licht de coronagraaf bereikt, gebruikt het instrument kleine cirkelvormige verduisteringen, maskers genaamd, om de ster effectief te blokkeren, zoals een autovizier de zon blokkeert of de maan de zon blokkeert tijdens een totale zonsverduistering. Hierdoor zijn zwakkere objecten in de buurt van de ster beter zichtbaar.

Coronagrafen met maskers vliegen al in de ruimte, maar ze kunnen geen aardachtige exoplaneet detecteren. Vanuit een ander sterrenstelsel zou onze thuisplaneet ongeveer 10 miljard keer zwakker lijken dan de zon, en de twee bevinden zich relatief dicht bij elkaar. Dus proberen de aarde rechtstreeks in beeld te brengen zou hetzelfde zijn als proberen een stipje bioluminescente algen te zien naast een vuurtoren op een afstand van ongeveer 5.000 kilometer (3.000 mijl). Met eerdere coronagrafische technologieën overweldigt zelfs de schittering van een gemaskerde ster een planeet die op de aarde lijkt.

De Roman Coronagraph zal technieken demonstreren die meer ongewenst sterrenlicht kunnen verwijderen dan eerdere ruimtecoronagrafen door gebruik te maken van verschillende beweegbare componenten. Deze bewegende delen zullen het de eerste "actieve" coronagraaf maken die in de ruimte vliegt. Het belangrijkste gereedschap zijn twee vervormbare spiegels, elk met een diameter van slechts 5 centimeter, en ondersteund door meer dan 2.000 kleine zuigers die op en neer bewegen. De zuigers werken samen om de vorm van de vervormbare spiegels te veranderen, zodat ze het ongewenste strooilicht kunnen compenseren dat langs de randen van de maskers valt.

De vervormbare spiegels helpen ook bij het corrigeren van onvolkomenheden in de andere optica van de Romeinse telescoop. Hoewel ze te klein zijn om de andere zeer nauwkeurige metingen van Roman te beïnvloeden, kunnen de onvolkomenheden verdwaald sterlicht het donkere gat in sturen. Nauwkeurige wijzigingen in de vorm van elke vervormbare spiegel, die met het blote oog niet waarneembaar zijn, compenseren deze onvolkomenheden.

Hoe werkt het Romeinse coronagraafinstrument? Deze video laat zien hoe het ongewenst sterlicht verwijdert om planeten rond andere sterren te onthullen. Credit:NASA’s Goddard Space Flight Center

"De fouten zijn zo klein en hebben zo'n klein effect dat we meer dan 100 iteraties moesten doen om het goed te krijgen", zegt Feng Zhao, plaatsvervangend projectmanager voor de Roman Coronagraph bij JPL. "Het is net zoiets als wanneer je naar een optometrist gaat en zij verschillende lenzen opzetten en je vragen:'Is deze beter? Hoe zit deze?' En de coronagraaf presteerde zelfs beter dan we hadden gehoopt."

Tijdens de test tonen de gegevens van de camera van de coronagraaf een donutvormig gebied rond de centrale ster dat langzaam donkerder wordt naarmate het team er meer sterlicht van afleidt – vandaar de bijnaam 'het donkere gat graven'. In de ruimte zou een exoplaneet die in dit donkere gebied op de loer ligt langzaam verschijnen terwijl het instrument zijn werk doet met zijn vervormbare spiegels.

Deze afbeelding toont een test van het Romeinse coronagraafinstrument dat ingenieurs ‘het graven van het donkere gat’ noemen. Links lekt sterrenlicht in het gezichtsveld wanneer alleen vaste componenten worden gebruikt. De middelste en rechter afbeeldingen laten zien dat er meer sterlicht wordt verwijderd naarmate de beweegbare componenten van het instrument worden ingeschakeld. Krediet:NASA/JPL-Caltech

Bewoonbare werelden

De afgelopen dertig jaar zijn er rond andere sterren meer dan 5.000 planeten ontdekt en bevestigd, maar de meeste zijn indirect gedetecteerd, wat betekent dat hun aanwezigheid wordt afgeleid op basis van de manier waarop ze hun moederster beïnvloeden. Het detecteren van deze relatieve veranderingen in de moederster is veel eenvoudiger dan het zien van het signaal van de veel zwakkere planeet. Er zijn zelfs minder dan 70 exoplaneten rechtstreeks in beeld gebracht.

De planeten die tot nu toe rechtstreeks in beeld zijn gebracht, lijken niet op de aarde:de meeste zijn veel groter, heter en doorgaans verder van hun sterren verwijderd. Deze kenmerken maken ze gemakkelijker op te sporen, maar ook minder gastvrij voor het leven zoals wij dat kennen.

Om potentieel bewoonbare werelden te zoeken, moeten wetenschappers planeten in beeld brengen die niet alleen miljarden keren zwakker zijn dan hun sterren, maar die er ook op de juiste afstand omheen draaien om vloeibaar water op het planeetoppervlak te laten bestaan ​​– een voorloper van het soort leven dat wordt aangetroffen. op aarde.

Voor het ontwikkelen van de mogelijkheden om aardachtige planeten rechtstreeks in beeld te brengen zijn tussenstappen nodig, zoals de Romeinse coronagraaf. Op zijn maximale capaciteit zou hij een exoplaneet kunnen afbeelden die lijkt op Jupiter rond een ster als onze zon:een grote, koele planeet net buiten de bewoonbare zone van de ster.

Wat NASA leert van de Romeinse coronagraaf zal helpen de weg vrij te maken voor toekomstige missies die zijn ontworpen om planeten ter grootte van de aarde rechtstreeks in beeld te brengen die in de bewoonbare zones van zonachtige sterren cirkelen. Het concept van het bureau voor een toekomstige telescoop, het Habitable Worlds Observatory genaamd, heeft tot doel om ten minste 25 planeten die vergelijkbaar zijn met de aarde in beeld te brengen met behulp van een instrument dat zal voortbouwen op wat het Roman Coronagraph Instrument in de ruimte demonstreert.

"De actieve componenten, zoals vervormbare spiegels, zijn essentieel als je de doelen van een missie als het Habitable Worlds Observatory wilt bereiken", zegt Ilya Poberezhskiy van JPL, de projectsysteemingenieur voor de Roman Coronagraph. "Dankzij het actieve karakter van het Romeinse coronagraafinstrument kun je gewone optica naar een ander niveau tillen. Het maakt het hele systeem complexer, maar zonder dit instrument zouden we deze ongelooflijke dingen niet kunnen doen."

Geleverd door NASA




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Waarom zijn mensen hun staart kwijtgeraakt?
  2. Onderzoekers demonstreren een technische benadering om medicijnen te combineren, controle parasitaire wormen
  3. Wisseling van de wacht - onderzoek werpt licht op hoe planten ademen
  4. Een driedimensionaal model van een plantencel maken met labels
  5. Federale overheid:geen lijst van bedreigde soorten voor walrus
  6. Internationale concurrentiebenchmarks metagenomics-software
  7. Binaural beats:kalmeert deze auditieve illusie echt je hersenen?
  8. Relatie tussen ademhaling en stofwisseling
  9. Team ontdekt nieuwe mechanismen voor DNA-stabiliteit

Wetenschap