Kodėl astrofizikams reikia elektros lemputės orbitoje

Kosminiai teleskopai per pastaruosius 25 metus pakeitė mūsų požiūrį į Visatą, o ateitis atrodo daug žadanti. Daugybė naujų observatorijų ir stebėjimo metodų, tiek ant žemės, tiek orbitoje, žada dar labiau išplėsti mūsų supratimą apie kosmosą.

Tačiau yra problema. Vienas iš pagrindinių stebėjimo procesų yra susijusių instrumentų kalibravimas. Astronomai gali lengvai išbandyti savo antžeminius teleskopus su tinkama lempute. Tačiau vienas dalykas, į kurį jie negali atsižvelgti, yra atmosferos sugeriamos šviesos kiekis, kuris gali būti reikšmingas.

Nesunku įsivaizduoti, kad ši problema išnyksta naudojant kosmose veikiančias observatorijas. Tačiau jie taip pat turi būti sukalibruoti. Pavyzdžiui, Hablo kosminiame teleskope kaip tik šiam tikslui yra sumontuotos volframo lemputės.

Tačiau tai taip pat sukelia įvairių neaiškumų dėl dalykų, pavyzdžiui, nedidelių lemputės galios pokyčių, kai observatorija juda į Žemės šešėlį ir iš jos išeina. Taip pat nėra jokio būdo kryžmiškai patikrinti Hablo volframo lempučių matavimus su stebėjimais iš žemės.

Šie neapibrėžtumai dabar labai apriboja kai kurių tipų stebėjimus, sako Justinas Albertas iš Viktorijos universiteto Kanadoje. Galbūt pats svarbiausias pavyzdys yra visatos plėtimosi matavimai, kuriuos astronomai atlieka žiūrėdami į 1a tipo supernovų ryškumą tolimose galaktikose. Norint atlikti geresnius matavimus, reikės geresnio kalibravimo.

Albertas sako, kad yra akivaizdus sprendimas: į orbitą įdėkite lemputę, kurią ant žemės esantys teleskopai gali panaudoti, norėdami tiksliai nustatyti, kiek šviesos bet kokiu dažniu sugeria atmosfera. Jis sako, kad žmogaus sukurtų kalibruotų šviesos šaltinių įtraukimas į fotometrinio kalibravimo metodų arsenalą bus galingas naujas įrankis astrofizikos tikslumui padidinti. Šiandien jis apibūdina įvairius jo mąstymo veiksnius.

Reikalingas šviesos šaltinis yra stebėtinai mažas. Jis pabrėžia, kad standartinė 25 vatų lemputė 700 km orbitoje būtų tokia pat ryški kaip 12,5 balo žvaigždė. Derinamas lazeris yra dar viena galimybė, tačiau jis turėtų būti tiksliai nukreiptas į bet kurį antžeminį teleskopą, taip padidinant konstrukcijos sudėtingumą.

Šiuo metu kosmose nematoma jokios tinkamos lemputės, tačiau ten yra erdvėlaivis su lazeriu, nukreiptu į Žemę. CALIPSO yra prancūzų ir amerikiečių palydovas, skirtas vertikaliam debesų ir aerozolių profiliui matuoti. Šiuo tikslu jis spinduliuoja žalią lazerį į paviršių ir matuoja atspindį.

Alberto idėja yra ta, kad šio spindulio matavimas ant žemės yra būdas įrodyti teleskopo kalibravimo iš orbitos koncepciją. Ir jis tikrai buvo užsiėmęs persekiodamas palydovą ir fotografuodamas jo skleidžiamą šviesą, naudodamas septynių kamerų masyvą, išdėstytą kelis šimtus metrų.

Didžiausia jo problema yra ta, kad CALIPSO lazeris nebuvo sukurtas tam tikslui, kuriam jis jį naudoja. Sijos pėdsakas yra tik 100 metrų ar daugiau. Ir kadangi neapibrėžtumas erdvėlaivio orbitoje yra didesnis nei šis, sunku pastatyti kameras į šaudymo liniją.

Be to, lazeris šaudo 20 Hz dažniu, o tai reiškia, kad scintiliacija atmosferoje tampa veiksniu (tuo tarpu ilgesnis impulsas arba nuolatinis spindulys gali būti apskaičiuojamas pagal laiką). Nepaisant to, jis puikiai apibūdino su tokiu darbu susijusias problemas.

Tačiau tai pabrėžia sunkumus, kuriuos observatorijos susidurtų su šiais metodais. Tokio tipo lazeriniai stebėjimai įmanomi tik tada, kai palydovas yra tiesiai virš galvos ir galioja tik tame dangaus taške iš tos Žemės vietos tuo metu.

Akivaizdu, kad astronomams reikės kažko geresnio. Šviesos lemputė, kurią galima pamatyti plačiu kampu, yra geras pasirinkimas.

Tačiau atšvaitai – ne. Albertas pabrėžia, kad nors keli palydovai turi atšvaitus lazeriniam nuotolio nustatymui, jie negali būti naudojami tiksliai išmatuoti šviesos sugertį atmosferoje. Taip yra todėl, kad atspindys kinta priklausomai nuo kritimo kampo, tačiau tiksliai nežinoma, kaip. Be to, šių prietaisų atspindys laikui bėgant keičiasi, nes veidrodžiai tampa įdubę dėl mikrometeoroidinių pažeidimų.

Norėdamas tęsti savo tyrimus, Albertas planuoja pasiųsti pažangesnius žibintus balionuose, kad galėtų geriau ištirti šią problemą.

Tačiau galų gale vienintelis būdas iš tikrųjų padėti ateities astronomams bus įkelti į orbitą elektros lemputę. Atsižvelgiant į tai, kad Visatos plėtimosi istorija yra viena iš svarbiausių kosmologijos problemų, galbūt laikas pradėti atidžiau galvoti, kaip tai padaryti.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1101.5214 : ant palydovo montuojami šviesos šaltiniai kaip antžeminių teleskopų fotometrinio kalibravimo standartai

paslėpti