يجب أن يعثر مرصد فيرا روبين على 5 أجسام بين النجوم سنويًا ، يمكن أن نطارد العديد منها بواسطة المركبات الفضائية
في غضون عام (ربما عامين) ، كان مرصد فيرا سي روبين في تشيلي سيبدأ تشغيله وسيبدأ مسح تراث الفضاء والزمان (LSST) لمدة 10 سنوات. باستخدام المرآة التي يبلغ قطرها 8.4 مترًا (27 قدمًا) وكاميرا 3.2 جيجا بكسل ، من المتوقع أن يجمع هذا المرصد 500 بيتابايت من الصور والبيانات. وستتناول أيضًا بعض الأسئلة الأكثر إلحاحًا حول بنية الكون وتطوره وكل شيء بداخله.
أحد الجوانب التي طال انتظارها من LSST هو كيف سيسمح لعلماء الفلك بتحديد وتتبع الأجسام بين النجوم (ISOs) ، والتي أصبحت ذات أهمية خاصة منذ أن طار Oumuamua عبر نظامنا في عام 2017. وفقًا لـ a دراسة حديثة بواسطة فريق من جامعة شيكاغو ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، سيكتشف مرصد روبن حوالي 50 جسمًا خلال مهمته التي تستغرق 10 سنوات ، وكثير منها سنكون قادرين على الدراسة عن قرب باستخدام مهام الالتقاء .
ورقتهم التي تصف النتائج التي توصلوا إليها ، والتي تتم مراجعتها للنشر في مجلة علوم الكواكب ، بقيادة ديفين هوفر ، الباحث بقسم علم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة شيكاغو. وانضم إليه داريل سيليجمان ، وهو T.C. زميل تشامبرلين لما بعد الدكتوراه في قسم العلوم الجيوفيزيائية بجامعة شيكاغو ؛ وماثيو باين ، عالم أبحاث SAO في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية.
منذ أن حصلت البشرية على أول لمحة عن جسم بين النجوم 19 أكتوبر 2017 ، فكر علماء الفلك في إمكانية الالتقاء بالزوار في المستقبل. في حين أن علماء الفلك قد افترضوا بالفعل أن نظامنا الشمسي يزوره أجسام بين النجوم (ISOs) عدة مرات في السنة ، فإن Oumuamua هو أول جسم من هذا القبيل تم رصده على الإطلاق. علاوة على ذلك ، أدت الطريقة التي تحدى بها التصنيف بسرعة إلى إدراك أن هذا الكائن كان الأول من نوعه الذي يتم ملاحظته على الإطلاق.
نتج عن هذا عدم وجود نقص في التكهنات حول ما يمكن أن يكون ، مع احتمالات تتراوح من أ جبل جليد الهيدروجين ، قطعة من أ جسم يشبه بلوتو ، بين النجوم ' تمثال نصفي الأرنب ، 'وحتى الشراع الشمسي خارج كوكب الأرض . بغض النظر عن طبيعتها الحقيقية ، فإن مجرد وجود Oumuamua أكد أن ISOs ذات دلالة إحصائية في مجرتنا ، والتي تم تعزيزها من خلال اكتشاف ISO ثانٍ ( 2 أنا / بوريسوف ) بعد عامين تقريبًا.
كما أوضح المؤلف الرئيسي Devin Hooper لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني ، فإن احتمالية دراسة ISO تعد واعدة للغاية ، بالنظر إلى ما تمثله:
تمثل الأجسام بين النجوم اللبنات الأساسية وبقايا عملية تكوين الكواكب في الأنظمة خارج المجموعة الشمسية. تمامًا كما أخبرتنا المذنبات والكويكبات في النظام الشمسي عن تكوينها أكثر من الكواكب نفسها ، فإن الأجسام البينجمية ستخبرنا المزيد عن تكوين الكواكب والنجوم أكثر من الكواكب الخارجية والنجوم. نظرًا لأن هذه الأجسام تمر عبر النظام الشمسي ، يمكننا اكتساب رؤى ثاقبة حول اللبنات الأساسية للكواكب خارج المجموعة الشمسية دون السفر إلى أنظمة كوكبية أخرى '.
Oumuamua (على اليسار) و 2I / Borisov (على اليمين) هما الوحيدان اللذان نعرفهما على وجه اليقين. حقوق الصورة: ESO / M. كورنميسر. ناسا ، ووكالة الفضاء الأوروبية ، ودي جيويت (جامعة كاليفورنيا)
لهذه الأسباب ، يتطلع المجتمع الفلكي إلى اكتشاف المزيد من الأجسام بين النجوم. لقد أظهرت العديد من الدراسات بالفعل كيف ستكتشف الأدوات الجديدة العديد من هذه الأجسام سنويًا ، مما سيسمح لعلماء الفلك بتقييد خصائص هذا النوع من الأجسام وتحديد كيفية توافق Oumuamua و 2I / Borisov مع إجمالي عدد السكان.
على سبيل المثال ، أشار الباحثون إلى أن مرصد فيرا سي روبين إرادة الكشف عن عدة ISOs في السنة بمجرد أن يبدأ LSST. وبالمثل ، هناك مقترحات ل بعثات الاعتراض السريع قادر على لقاء مع بعض هذه الأشياء . لتحديد عدد الأشياء التي يمكن اكتشافها والوصول إليها ، أجرى هوفر وزملاؤه سلسلة من عمليات المحاكاة الحاسوبية التي ولدت مجموعة كاملة من ISOs تدخل النظام الشمسي.
استندت كثافة عدد الكائنات إلى ما يشير إليه اكتشاف Oumuamua و 2 I / Borisov - أي 1026في مجرتنا ، وواحد يمر عبر النظام الشمسي الداخلي في أي وقت. قال هوفر ، لمعرفة ما يمكن اكتشافه بواسطة LSST ، طوروا ثلاثة معايير للكشف:
'أولاً ، يجب أن يكون الحد الأدنى لمقدار ISO أقل من 24 ؛ بمعنى آخر ، يجب أن يكون ساطعًا بدرجة كافية ليتم ملاحظته بواسطة LSST. ثانيًا ، يجب أن تحقق ISO ارتفاعًا أعلى من +30 درجة ؛ بمعنى آخر ، يجب أن تكون مرتفعة بدرجة كافية في السماء ... أخيرًا ، يجب أن يكون ارتفاع الشمس أقل من -18 درجة ؛ بمعنى آخر ، الشمس تحت الأفق لتجعل السماء مظلمة بدرجة كافية وقت الرصد. يضمن المعياران الثاني والثالث أن تكون ISOs القابلة للاكتشاف بعيدة بشكل كبير عن الشمس في السماء '.
نظرة عامة لفنان حول مفهوم المهمة للمركبة الفضائية Comet Interceptor ، والتي ستطير من محيط الأرض للالتقاء بمذنب طويل المدى أو جسم بين نجمي وارد من النظام الشمسي الخارجي. الائتمان: ESA
إذا كان أي ISO يمر عبر النظام الشمسي الداخلي يفي بجميع هذه المعايير الثلاثة في أي نقطة على طول مساره (بالتزامن مع حملة المراقبة الخاصة بـ LSST لمدة 10 سنوات) ، فقد تم اعتباره قابلاً للاكتشاف. ووجدوا أنه من بين مجموعة محاكات ISO الخاصة بهم ، فإن ما يقرب من 20 ٪ من أولئك الذين يمكن اكتشافهم بواسطة LSST سيكونون أيضًا قابلين للوصول من خلال مهمة التقاء ISO المخصصة. هذا يصل إلى حوالي ISO واحد يمكن الوصول إليه سنويًا بين 2022/23 - 2032/33.
بالنظر إلى المستقبل القريب ، ستسمح هذه النتائج للباحثين بوضع استراتيجيات للمراقبة تزيد من احتمالية اكتشاف ISO وتساعد في تحديد مهام الالتقاء المستقبلية الممكنة. كما قال هوفر:
'على وجه التحديد ، يمكن اكتشاف 1.69٪ من معايير ISO في عينتنا ويمكن الوصول إليها من خلال مهمة التقاء بالنظر إلى 30 كم / ثانية من دلتا- v. نحن نطلب كلا المعيارين لأننا نعرف فقط مسارات ISO المكتشفة ، مما يجعل من الممكن إرسال مهام اعتراض إليهم. هذا ، بالطبع ، يتوقف على اكتشاف المزيد من ISOs. نظرًا لأن المجتمع الفلكي يعزز قدراته في الكشف ، فسنبحث في عدد أكبر بكثير من ISOs ، مما يسمح لنا بالاختيار من بين مجموعة واسعة من الأهداف لمهمة موعد '.
في الوقت الحالي ، هناك مهمتان قيد التطوير - مهمة ESA اعتراض المذنب مهمة ووكالة ناسا كوبري المفهوم - تم النظر في كلاهما في هذه الدراسة من قبل هوفر وزملائه. كما أوضح هوفر ، سيكون لهذه المهمات دلتا- v تبلغ 15 كم / ث (54000 كم / س ، 33،554 ميلا في الساعة) و 2 كم / ث (7200 كم / س ، 4،474 ميلا في الساعة) على التوالي. هذا لا يفي بمتطلبات دلتا- v المحددة في دراستهم ، مما يضيق عدد سكان ISO التي يمكن الوصول إليها إلى حد كبير.
مرصد Vera C. Rubin قيد الإنشاء في Cerro Pachon في تشيلي. الائتمان: ويل أومولين / LSST
في الواقع ، تشير النتائج التي حصل عليها هوفر وزملاؤه إلى أنه مع هاتين المهمتين ، تضاءلت النسبة المئوية لمعايير ISO التي يمكن الوصول إليها إلى 0.471٪ و 0.003٪ من عيّنتهم ، على التوالي. نظرًا لكثافة عدد ISO في محاكاتها ، فإن هذا يصل إلى حوالي 1 ISO سنويًا يمكن اكتشافها والوصول إليها من خلال مفهوم BRIDGE التابع لناسا. ومع ذلك ، هناك العديد من المقترحات لبعثات اعتراض ذات قدرات دلتا أعلى ، مثل الأضواء ومصفوفات الطاقة الموجهة . حتى المهمات الأبطأ لا تزال أمامها فرصة لإجراء موعد.
قال هوفر: 'نظرًا للقيود التكنولوجية ، فإن قدرات دلتا- v للبعثات الحالية محدودة ، لكن هذا لا يجعل مهمة التقاء مع ISO مستحيلة'. 'بالنظر إلى التقدير الحالي لكثافة عدد ISO داخل النظام الشمسي ، يوجد ~ 100 داخل مجال 5 AU في أي وقت معين. نظرًا للوقت الذي يستغرقه ISO النموذجي لعبور المجال 5 AU ، حسبنا أن LSST يجب أن تكتشف حوالي 10 أهداف يمكن الوصول إليها لـ BRIDGE خلال حملتها المراقبة التي تبلغ 10 سنوات. وبالتالي ، لن أستبعد إمكانية بعثات اعتراض منخفضة في دلتا الخامس '.
بالنظر إلى المستقبل ، ستكون نتائج هذه الدراسة ذات فائدة كبيرة لعلماء الفلك ووكالات الفضاء. إلى جانب تقديم تقديرات محدثة حول عدد ISOs التي يمكن اكتشافها قريبًا ، ستسمح هذه النتائج أيضًا للباحثين بوضع استراتيجيات مراقبة تزيد من احتمالية اكتشاف ISO. علاوة على ذلك ، يؤكدون على الحاجة إلى مهام اعتراض مخصصة قادرة على مواكبة معايير ISO التي تثير إعجاب نظامنا!
قراءة متعمقة: arXiv