Obiektów międzygwiazdowych ci u nas pod dostatkiem. Vera Rubin będzie odkrywać je na pęczki

Astronomowie odkryli jak dotąd dwa obiekty międzygwiazdowe: 'Oumuamua oraz 2I/Borisov. Ale w dowolnym momencie przez Układ Słoneczny mogą przechodzić tysiące takich obiektów. Według najnowszego artykułu nadchodzący Teleskop Very Rubin będzie fantastycznym narzędziem do polowania na obiekty tego typu i będzie w stanie wykryć do 70 obiektów rocznie pochodzących z innych układów gwiezdnych.

Obserwatorium Very Rubin to naziemny teleskop położony wysoko w chilijskich Andach. Oczekuje się, że pierwsze światło ujrzy około 2025 roku, choć trzeba pamiętać, że termin ten był już kilkakrotnie przesuwany. Znajdujący się w obserwatorium 8,4-metrowy teleskop Simonyi Survey Telescope będzie wykonywał zdjęcia nieba przy użyciu kamery o najwyższej rozdzielczości na świecie, tj. 3200 megapikseli, wyposażonego w największy na świecie obiektyw typu rybie oko. Kamera ta jest mniej więcej wielkości małego samochodu i waży prawie 2800 kg. Mimo swojej masy, teleskop ten szybko się porusza i będzie w stanie co kilka nocy skanować całe niebo widoczne na półkuli południowej.

Jednym z głównych projektów Obserwatorium Rubin jest przegląd Legacy Survey of Space and Time (LSST), którego realizacja ma trwać co najmniej 10 lat. Naukowcy spodziewają się, że w ramach tego projektu zgromadzone zostaną dane na temat ponad 5 milionów obiektów z Pasa Planetoid, 300 000 trojanów Jowisza, 100 000 obiektów bliskich Ziemi i ponad 40 000 obiektów z Pasa Kuipera. Ponieważ Rubin będzie w stanie co kilka dni tworzyć mapy widocznego nocnego nieba, wiele z tych obiektów będzie obserwowanych setki razy.

Dzięki wielokrotnym obserwacjom teleskop stworzy ogromną bazę danych do obliczania położenia i orbit wszystkich tych obiektów. Oczekuje się, że dzięki tym wszystkim danym i mapom Rubin będzie w stanie wykryć słabe obiekty międzygwiazdowe, a te szybkie ISO (ang. interstellar objects) powinny wyróżniać się spośród wszystkich innych obiektów. Zasadniczo LSST będzie w stanie uchwycić widok poklatkowy obiektów międzygwiazdowych podczas ich szybkich podróży przez nasz Układ Słoneczny.

Od różnych astronomów napływały różne szacunki i przewidywania dotyczące tego, ile obiektów międzygwiazdowych Rubin będzie w stanie wykryć. Jedne szacunki mówiły o pięciu rocznie, inne o siedmiu, a jeszcze inne o 21.

Najnowszy artykuł naukowy właśnie opublikowany na portalu preprintów arXiv sugeruje, że LSST może co roku znajdować do 70 obiektów międzygwiazdowych. „Roczne tempo, z jakim LSST powinno odkrywać obiekty międzygwiazdowe podobne do Oumuamua, waha się w przedziale 0–70” – piszą astronomowie Dusan Marceta i Darryl Z. Seligman.

Marceta, profesor na Uniwersytecie w Belgradzie, powiedziała, że wraz ze swoim zespołem opracowała metodę generowania populacji planetoid międzygwiazdowych, a następnie wykorzystała algorytm OIF do oceny, ile z tych obiektów można wykryć za pomocą LSST w różnych warunkach.

„Biorąc pod uwagę nieograniczoną naturę populacji obiektów międzygwiazdowych, rozważyliśmy szeroki zakres możliwości parametrów krytycznych” – powiedział. „Obejmowało to rozkład wielkości, zakres albedo (zdolności do odbijania padającego na nie światła) i ich zakładane ruchy w przestrzeni międzygwiazdowej. Biorąc pod uwagę wszystkie te czynniki, uzyskaliśmy zakres 0–70 obiektów rocznie”.

Zakłada się, że faktycznie istnieje co najmniej tyle obiektów międzygwiazdowych. Marceta powiedział, że przyjęli gęstość liczbową wynoszącą 0,1 obiektu na sześcienną jednostkę astronomiczną, co wynika z wykrycia 'Oumuamua, „które pozostaje wysoce niepewne, podobnie jak inne parametry związane z tą populacją” – powiedział.

Jednakże, ponieważ ISO poruszają się niezwykle szybko, mogą być trudniejsze do wykrycia za pomocą Obserwatorium Rubin.

Powodem, jest efekt, który pojawia się, gdy szybko poruszający się obiekt znajduje się w polu widzenia teleskopu. Aby wzbudzić piksel na matrycy CCD, musi na nim wylądować pewna liczba fotonów w czasie ekspozycji (który w naszych symulacjach wynosi 15 sekund). W przypadku obiektów nieruchomych, takich jak gwiazdy, wszystkie fotony w czasie ekspozycji trafiają w ten sam obszar CCD. Jednakże w przypadku obiektu, który zmienia swoje położenie w czasie naświetlania, fotony podczas ruchu padają na różne piksele. To może powodować trudności w obserwowaniu wyjątkowo szybkich ISO.

Marceta przekonuje, że nawet jeśli całkowita liczba fotonów może wystarczyć do pobudzenia piksela, jeśli zostaną one rozmieszczone na dużej liczbie pikseli, możliwe jest, że żaden z pikseli nie otrzyma wystarczającej ilości fotonów, aby przekroczyć szum tła.

Chociaż detekcja rozmytego obrazu na obrazach LSST może ułatwić łączenie obiektów w orbity, co może skutkować odkryciem nowego ISO, sama utrata śladu jest w rzeczywistości przeszkodą. Zmniejsza jasność obiektu i może zepchnąć go poniżej granicy wykrywalności.

Marceta i Seligman mają jednak nadzieję, że Rubin i LSST wszystko zmienią.

„Możliwe, że gęstość obiektów podobnych do Oumuamua jest wyższa niż obecnie szacowana, ze względu na dużą część obiektów międzygwiazdowych, których obecnie nie można wykryć z powodu ich szybkiego przemieszczania się po nocnym niebie” – piszą.

Im więcej ich znajdziemy, tym lepiej, ponieważ niektóre z nich znajdą się na idealnej trajektorii dla międzygwiezdnej misji przechwytującej. Poznanie szczegółów obiektów z innych układów planetarnych może zasadniczo zmienić nasz pogląd na wszechświat i nasze w nim miejsce.



Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Puls Kosmosu od 2015 roku informuje o aktualnościach ze świata astronomii, kosmologii i eksploracji przestrzeni kosmicznej. Krótko, rzeczowo i bez sensacji.

Autor: Radek Kosarzycki

ARCHIWUM

KONTAKT

pulskosmosu[at]gmail.com