Sulaikykite kvėpavimą. Kosminiai teleskopai ne tik nukreipia žvilgsnį ir žiūri; jie ieško šviesos užuominų vakuume. Šią savaitę NASA Nancy Grace Roman kosminis teleskopas parodė tokį stabilumą, kuris pavienes užuominas paverčia aiškiais signalais. Smulkioji vedimo sistema laikė taiklumą stulbinančiu tikslumu, o Koronografo instrumentas pirmą kartą atvėrė savo uždangą kosmosui.
Nuo rugsėjo 15 iki 21 dienos Roman komanda vykdė sutelktą kampaniją, kad įrodytų, jog observatorija sugeba išlikti užfiksuota į dangaus objektą tiek laiko, kiek reikalauja tikras mokslas. Tada, rugsėjo 22 d., Koronografo instrumentas užfiksavo pirmą kosminę šviesą. Kartu šie įvykiai žymi didelį žingsnį link Romano dviejų tikslų: plačiai apžvelgti infraraudonąją dangų neregėtu greičiu ir parodyti technologijas, galinčias įamžinti pasaulius, sukiojančius aplink artimas žvaigždes.
Vadovavimas pagal raštus, o ne taškus
Roman tikslinio nukreipimo sėkmės šerdis yra sluoksniuota vedimo sistema. Plataus Lauko Instrumentas, Romano pagrindinė kamera, turi 18 detektorių. Kiekvienas detektorius skiria mažą sritį, skirtą stebėti vedančią žvaigždę — dangaus atskaitos tašką su tiksliai žinoma padėtimi. Kosminio laivo orientacijos valdymo sistema nustato Romaną maždaug teisinga padėtimi, o smulkioji vedimo sistema stebi tas žvaigždes ir koreguoja teleskopo padėtį, kad kompensuotų menkus nuokrypius.
Tikslumas čia yra išskirtinis. Komanda praneša apie stabilumą geresnį nei 1/100000 laipsnio per pusvalandį, kai naudojamas Plataus Lauko Instrumentas, ir iki aštuonių valandų Koronografo instrumentui. Tai įsivaizduojant panašu į tai, kaip laikyti lazerį ant JAV 10 centų monetos iš maždaug 240 kilometrų atstumo. Inžinieriai tikisi patobulinimų, kurie šį ekvivalentą išplės iki apie 370 kilometrų.
Roman taip pat išbandys naują būdą. Vietoje to, kad vedimas remtųsi tik žvaigždės taškiniu vaizdu, teleskopas gali naudoti spektrines savybes — bangų ilgio raštus, kuriuos instrumentai jau matuoja mokslui — kaip atskaitos tašką. Spektrinis vedimas žada tikslesnį fiksavimą, nes teleskopas skaito objekto detalų pirštų atspaudą per bangų ilgius, o ne tik jo vietą. Komanda planuoja patikrinti šį režimą artimiausiomis savaitėmis, kas galėtų praplėsti, kaip kosminiai teleskopai užtikrina itin stabilias stebėjimų sesijas.
Koronografas pagaliau įžvelgia tamsą
Užblokuoti žvaigždės šviesą sudėtinga. Viena klaida, mikroskopinis virpėjimas ar mažas taikymo nuokrypis gali leisti gausiai žvaigždės šviesai prasiskverbti į instrumentą ir užslopinti silpną planetos ar dulkių disko spindesį. Koronografo instrumentas yra technologinis demonstratorius, sukurtas parodyti, kad pažangus žvaigždės šviesos slopinimas ir bangosfronto valdymas gali veikti kosmose.
Koronografas buvo įjungtas rugsėjo pradžioje ir po pradinių patikrinimų smulkioji vedimo sistema susijungė su instrumentu dviems svarbiems bandymams rugsėjo 22 ir 27 dienomis. Tie bandymai buvo sąmoningai atsargūs. Detektoriai buvo laikomi šiltesni nei galutinės veikimo temperatūros, kad ankstyvosiose komisavimo fazėse sumažėtų užteršimo rizika; toks sprendimas padidina triukšmą, bet ilgainiui apsaugo instrumentą. Pirmosios nuotraukos, pagal užduotį, buvo netobulos. Jos buvo skirtos patikrinti, ar šviesa teisingai sklinda per optinį kelią ir ar koronografas gali būti sufokusuotas.
Pirmai ekspozicijai koronografas buvo nukreiptas į silpną žvaigždę Didžiojo Magelano Debesies palydovinėje galaktikoje. Vėlesnis stebėjimas naudojo atvėsintus detektorius ir taikė tankesnę žvaigždžių sritį toje pačioje galaktikoje; komanda pranešė, kad viename kadre matoma tikėtina žvaigždžių populiacija. Šios ankstyvos sėkmės leido inžinieriams pradėti metodišką optikos derinimo, foninio triukšmo mažinimo ir instrumento paruošimo darbą būsimoms daug sudėtingesnėms užduotims, kurios bandys išskirti egzoplanetų šviesą.
Vanessa Bailey, Koronografo instrumento mokslininkė NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), apibūdino šį įvykį kaip patvirtinimą, kad instrumentas gali suformuoti sufokusuotą vaizdą, ir kaip pirmą žingsnį ilgo, atsargaus bandymų ciklo, kad koronografas būtų parengtas būsimam mokslui.
Romano koronografo valdymo centre IPAC, Caltech institute, Amelia Nash (kairėje) ir Judy Adler (dešinėje), koronografo operatorės, stebi telemetriją ir laukia duomenų iš pirmojo koronografo stebėjimo. Komandos nariai šią akimirką, būtent šiame kambaryje, ruošėsi daugelį metų iki paleidimo.
Kodėl tai svarbu egzoplanetoms ir plačių laukų apžvalgoms
Roman turi dvi labai skirtingas galimybes. Plataus Lauko Instrumentas atliks plačiaapimtės infraraudonųjų spindulių apžvalgas, kurios žemėlapiuos galaktikas, tamsiąją materiją per silpną lęšį ir mikrolęšio įvykius, atskleidžiančius tolimas planetas. Koronografo instrumentas nėra pirmiausia skirtas apžvalgoms; tai yra kelrodė technologija, kuri galėtų leisti ateities teleskopams tiesiogiai įamžinti egzoplanetas ir tirti jų atmosferas.
Tiesioginis egzoplanetų vaizdavimas reikalauja užblokuoti žvaigždę, kuri gali būti milijardus kartų ryškesnė už pačią planetą. Sėkmė priklauso nuo trijų dalykų: ekstremalaus optinio stabilumo, sudėtingo bangosfronto jutimo ir valdymo bei koronografo kaukių, kurios slopina žvaigždės šviesą. Romano nesenios taikymo demonstracijos ir koronografo pirmoji šviesa kartu rodo, kad šios posistemės pradeda veikti suderintai.
Be tiesioginių įrangos patikrinimų, bandymai patvirtina eksploatacines procedūras: kiek ilgai observatorija gali stebėti be nuokrypio, kaip vedimo ciklas praneša apie klaidas ir jas koreguoja, ir kaip koronografas elgiasi, kai detektorių temperatūra keičiasi, siekiant mažinti kontaminacijos riziką. Šios pamokos prisidės tiek prie Romano mokslo programos, tiek prie sprendimų formavimo būsimoms flagmanų misijoms, skirtoms žemės tipo planetų vaizdavimui aplink artimas žvaigždes.
Ekspertų įžvalga
"Tikslumas yra nepastebėtas tiesioginio vaizdavimo herojus," sako dr. Elena Márquez, astrofizikė, tyrinėjanti aukšto kontrasto vaizdavimą. "Galite sukurti išskirtinį koronografą, bet be subarksekundinio stabilumo ir gebėjimo aptikti bei pakoreguoti menkiausius pasvyrimus ir pakreipimus, silpnas planetos signalas niekada neišryškės. Roman demonstruoja, kad choreografija tarp vedimo, orientacijos valdymo ir koronografo optikos iš tikrųjų gali būti įgyvendinta kosmose. Tai atveria praktinius kelius tolimesnėms misijoms, kurios ieškos atmosferos požymių artimuose pasauliuose."
Išvada
Romano neseniai atlikti komisavimo žingsniai dar nepateikia naujų egzoplanetų katalogų. Vietoje to jie suteikia pasitikėjimą. Observatorija parodė, kad gali išlikti stabili ir kad jos koronografas gali užfiksuoti šviesą iš tolimųjų erdvių; tai būtinos prielaidos ambicingesnėms stebėjimo programoms, kurias Roman bandys. Per artimiausius mėnesius komanda sugriežtins kalibraciją, patvirtins spektrinį vedimą ir ves koronografą per vis sudėtingesnius eksperimentus. Jei šie žingsniai bus sėkmingi, Roman ne tik apžvelgs infraraudonąją dangų, bet ir padės nutiesti kelią būsimoms observatorijoms, galinčioms fiksuoti kitus pasaulius.
Palikti komentarą
Komentarai
Komentarų dar nėra. Būkite pirmas.