Nota del editor: el periodista científico y autor Bruce Dorminey habló con dos científicos de la NASA sobre la posibilidad de montar un telescopio en una nave espacial para una misión de planetas exteriores.
La contaminación lumínica en nuestro sistema solar interno, tanto del resplandor cercano del Sol como del resplandor zodiacal nebuloso del polvo molido en el cinturón de asteroides, ha obstaculizado durante mucho tiempo a los cosmólogos que buscan una visión más clara del Universo temprano.
Pero un equipo de la NASA, JPL y Caltech ha estado investigando la posibilidad de enganchar un telescopio óptico a una nave espacial de reconocimiento en una misión al sistema solar exterior.
Escapar de la neblina púrpura contaminada de nuestro sistema solar interior
La idea es utilizar el telescopio óptico en la fase de crucero para manejar mejor la luz de fondo extragaláctica; es decir, la luz de fondo óptico combinada de todas las fuentes del Universo. Visualizan la utilidad del telescopio para activar alrededor de 5 Unidades Astronómicas (UA), aproximadamente la distancia de la órbita de Júpiter. El equipo luego quiere correlacionar sus datos con observaciones en tierra.
Un objetivo es arrojar luz sobre la época de reionización del universo primitivo. La reionización se refiere al momento en que la radiación ultravioleta (UV) de las primeras estrellas del universo ionizó el medio intergaláctico (IGM) al eliminar los electrones de los átomos o moléculas gaseosas del IGM. Se cree que este período de reionización tuvo lugar a más tardar 450 millones de años después del Big Bang.
ZEBRA, el polvo zodiacal, el fondo extragaláctico y el aparato de reionización, es un concepto JPL de la NASA que requiere un telescopio de $ 40 millones de dólares compuesto por tres instrumentos ópticos / infrarrojo cercano; que consiste en un mapeador de campo ancho de 3 cm y un generador de imágenes de alta resolución de 15 cm. Sin embargo, la NASA aún no ha seleccionado la propuesta ZEBRA para una de sus misiones.
Pero para obtener más información, hablamos con el cosmólogo líder e instrumento ZEBRA Concept Jamie Bock y el astrónomo Charles Beichman, ambos de la NASA JPL y Caltech.
Dorminey: ¿Qué es la luz zodiacal?
Beichman Es una fuente brillante de luz difusa en nuestro propio sistema solar a partir de granos de polvo que se emiten porque han sido calentados por el sol y se irradian por sí mismos.
o reflejar la luz del sol. Si sales con una luz muy clara, oscura y sin luna, puedes ver la banda de esta luz desde este polvo. Sigue el plano de la eclíptica. Ese polvo se origina principalmente del material en el cinturón de asteroides que se tritura en pequeñas partículas después de una gran colisión.
Dorminey: ¿Qué significaría pasar las observaciones de este polvo zodiacal?
Beichman Imagínese sentado en la cuenca de Los Ángeles y tiene todo este smog y neblina y desea medir qué tan despejado está el aire en Palm Springs. Debes poder restar toda la neblina entre aquí y allá y no hay forma de hacerlo con precisión. Tienes que salir del lavabo para salir del smog.
Dorminey: ¿Cómo ayudaría esto a estudiar este fondo extragaláctico?
Bock: La luz de fondo extragaláctica (EBL) mide la densidad de energía total de la luz proveniente de fuera de nuestra galaxia. Esta luz da la suma de la energía producida por las estrellas y galaxias, y cualquier otra fuente, a lo largo de la historia del tiempo cósmico. El fondo total se puede usar para verificar si entendemos correctamente el historial de formación de galaxias. Esperamos que un componente de la luz de fondo de las primeras estrellas tenga un espectro distinto que alcanza su punto máximo en el infrarrojo cercano; Esto nos puede decir qué tan brillante y cuánto tiempo fue la época cuando se formaron las primeras estrellas. Desafortunadamente, la luz zodiacal es mucho más brillante que este fondo. Pero al ir a la órbita de Júpiter, la luz zodiacal es 30 veces más débil que en la Tierra, y en la órbita de Saturno es 100 veces más débil.
Dorminey: ¿Tendrían que hacer autostop en una misión de la NASA o podría ser una asociación con otra agencia espacial, como la ESA, por ejemplo?
Bock: Hemos estado explorando el enfoque de costo incremental más barato, en asociación con una misión planetaria de la NASA. Pero podríamos asociarnos con otra agencia espacial. El European Jupiter Icy Moons Explorer (anteriormente JGO) ahora está compitiendo por el próximo lanzamiento de la misión de clase L a principios de 2020 y es una posibilidad atractiva para un instrumento científico contribuido en la fase de crucero. Cada enfoque tiene un costo diferente y un entorno de asociación.
Dorminey: ¿Es el motor principal para que el telescopio EBL vaya más allá del polvo zodiacal o 5 AU también ofrece una ventaja de observación en términos de lograr un desmayo de magnitud?
Bock: Hay una ventaja de observación debido al fondo [sistema solar más oscuro]. Con un telescopio tan pequeño, no estamos tratando de explotar este beneficio, pero los futuros observatorios podrían hacerlo. Mediremos el brillo zodiacal a Júpiter y más allá, y esto puede motivar observaciones astronómicas con telescopios en el sistema solar exterior en el futuro.
Dorminey: ¿Qué tipo de desafíos de enlace descendente de datos enfrentarías?
Bock: Los requisitos de datos son quizás más pequeños de lo que cabría esperar, porque nuestras imágenes se obtienen con integraciones largas [de observación] a una resolución espacial moderada. Para la propuesta planetaria que estudiamos en detalle, el volumen total de datos fue de 230 gigabytes, con aproximadamente el 65 por ciento de estos datos devueltos desde Júpiter y hacia Saturno. Los puntos del telescopio funcionan de forma autónoma.
Dorminey: ¿Qué pasa con la radiación de Júpiter que interfiere con la óptica y las cámaras CCD en el telescopio?
Beichman Lo que debería hacer es dejar de hacer las observaciones de EBL mientras está cerca de Júpiter. Los problemas de radiación son significativos, por lo que solo haría observaciones antes y después de pasar Júpiter.
Dorminey: ¿Qué harían tus instrumentos que no haría el telescopio espacial James Webb (JWST) planeado por la NASA?
Bock: Es probable que JWST detecte las primeras galaxias más brillantes, y dependiendo exactamente de cómo se formaron las galaxias, perderá la mayor parte de la radiación total debido a la contribución de muchas galaxias débiles. La medición del fondo extragaláctico proporciona la radiación total de todas las galaxias y proporciona la energía total. Además, no necesitamos un telescopio grande; 15 cm es suficiente.
Dorminey: ¿Qué pasa con la ciencia planetaria con el telescopio?
Bock: Nuestro instrumento se especializa en realizar mediciones de brillo superficial bajo. Hicimos elecciones de diseño específicas para mapear la nube de polvo zodiacal del sistema solar interno al externo. Una vista tridimensional nos permitirá rastrear los orígenes del polvo interestelar hasta los cometas y las colisiones de asteroides. Sabemos que hay objetos del cinturón de Kuiper más allá de la órbita de Neptuno, y es probable que también haya polvo asociado con ellos.
Dorminey: ¿Cuánto tiempo funcionaría este telescopio?
Bock: Una vez completadas las observaciones principales, ciertamente sería posible que el equipo original o una parte externa pudiera proponer operar el telescopio. Un caso científico emocionante son las observaciones de paralaje con micro lentes; observaciones que usan el paralaje entre la Tierra y Saturno para estudiar la influencia de los exoplanetas que orbitan alrededor de las estrellas y producen un evento de microlente. Otras oportunidades científicas incluyen mapas del cinturón de Kuiper en el infrarrojo cercano; ocultaciones estelares por objetos del cinturón de Kuiper; y mapear más campos EBL para compararlos con otras encuestas.
Dorminey: ¿Cómo podrían las observaciones iniciales del telescopio sacudir potencialmente la cosmología teórica?
Beichman Cada vez que realiza una medición que es cien veces mejor que antes, siempre tiene una sorpresa.
