W pogoni za `Oumuamuą

Pierwszy odkryty obiekt spoza Układu Słonecznego, `Oumuamua , miał ekstremalny kształt — najprawdopodobniej płaski i został odepchnięty od Słońca bez wykazywania parowania kometarnego. Jego anomalie związane z asteroidami lub kometami Układu Słonecznego pozostają nierozwiązane w wyniku ograniczonych danych zebranych na jego temat, gdy przechodził w pobliżu Ziemi w październiku i listopadzie 2017 r.

W rezultacie zespół astronomów chce ścigać `Oumuamua i badać ją z bliska w ciągu następnego stulecia. Nowy artykuł nakreślił wymagane parametry orbity dla powiązanej misji „Projekt Lyra”, która mogłaby dotrzeć do `Oumuamua w roku 2086 lub 2175.

Znalezienie `Oumuamua jako nieoczekiwanego obiektu bliskiego Ziemi przypomina zauważenie potencjalnych partnerów randkowych w kawiarni, ale uświadomienie sobie, że chcesz dowiedzieć się o nich więcej po tym, jak opuszczą pokój. Pogoń za nimi na ulicy jest natychmiastowym impulsem. Jednak bardziej wyważoną reakcją na okoliczności byłoby systematyczne poszukiwanie innych partnerów randkowych o podobnych cechach. Z pewnością przy odpowiednio dużej populacji kandydatów podobny trafi na Twoją drogę.

To drugie podejście jest rzeczywiście sugerowane przez „aplikację randkową” LSST z Obserwatorium Rubina w Chile, które wkrótce zacznie co cztery dni badać południowe niebo za pomocą kamery o rozdzielczości 3,2 miliarda pikseli. Wraz z moimi studentami i doktorantami w ramach projektu Galileo projektuję oprogramowanie, które pozwoli nam znaleźć anomalne obiekty międzygwiezdne, takie jak `Oumuamua, w rurociągu danych LSST.

Z drugiej strony wyzwanie ścigania `Oumuamua w Układzie Słonecznym jest zniechęcające. Ten międzygwiezdny obiekt znajduje się obecnie w odległości 5,4 miliarda kilometrów od Ziemi, czyli 36 razy większej niż separacja Ziemia-Słońce. W rezultacie jest 60 milionów razy słabszy niż przy największym zbliżeniu do Ziemi. Jej jasność 37,8 magnitudo jest o rzędy wielkości mniejsza niż czułość nawet najgłębszych zdjęć z teleskopu kosmicznego Webba .

Szacuje się, że `Oumuamua ma rozmiar rzędu stu metrów, co oznacza, że ​​metrowy teleskop na pokładzie ścigającego go statku kosmicznego byłby w stanie rozdzielić go z 10 pikselami na boku na granicy dyfrakcji, tylko jeśli statek kosmiczny zbliży się na odległość najbliższego zbliżenia do `Oumuamua rzędu średnicy Ziemi. Oznacza to precyzję trajektorii na poziomie jednej milionowej odległości `Oumuamua od Ziemi. Ponieważ wymagana precyzja jest znacznie bardziej wymagająca niż niepewność trajektorii `Oumuamua, ścigający go statek kosmiczny będzie musiał wykryć światło odbite lub emitowane przez `Oumuamua, gdy się do niego zbliży i odpowiednio nawigować. Wymagałoby to posiadania ciężkiego teleskopu na pokładzie, przez co misja byłaby bardzo kosztowna.

Istnieją jednak dodatkowe wyzwania techniczne. Biorąc pod uwagę, że statek kosmiczny będzie musiał przekroczyć prędkość `Oumuamua wynoszącą 26,5 km na sekundę, spotkanie będzie krótkie. Czas spotkania będzie rzędu czasu trwania przemierzania dwukrotności średnicy Ziemi z prędkością dziesiątek kilometrów na sekundę, około dziesięciu minut.

Poświęcenie stulecia na dotarcie do `Oumuamua, a następnie spędzenie w jej pobliżu zaledwie 10 minut, jest analogiczne do gonienia ulicy za partnerami randkowymi przez godzinę, tylko po to, by zobaczyć ich przez jedną tysięczną sekundy. Czy to naprawdę warte wysiłku? Ponieważ większość z nas nie dożyje spotkań w 2086 lub 2175 roku, nie sądzę.

Znacznie lepszym podejściem do poznania obiektów międzygwiezdnych jest potraktowanie odkrycia z 2017 roku jako przebudzenia i znalezienie dodatkowych obiektów międzygwiezdnych podobnych do `Oumuamua w nadchodzących latach. Paralaksa z monitorowania któregokolwiek z nich za pomocą kosmicznego teleskopu Webba i teleskopu na Ziemi ujawniłaby każde przyspieszenie niegrawitacyjne z niezwykłą precyzją. Ponadto wykrycie emisji promieniowania podczerwonego z obiektów pozwoliłoby wywnioskować ich pole powierzchni, biorąc pod uwagę, że temperatura ich powierzchni jest podyktowana zmierzoną odległością od Słońca. Jednoczesna spektroskopowa detekcja odbitego światła słonecznego i emisji w podczerwieni pozwoli nam wywnioskować współczynnik odbicia (albedo) obiektów i skład powierzchni, które pozostają nieznane dla `Oumuamua.

Jeśli którykolwiek z przyszłych obiektów podobnych do `Oumuamua zostanie wykryty daleko przed ich najbliższym zbliżeniem się do Ziemi, można sobie wyobrazić wystrzelenie statku kosmicznego, który spotka je na swojej drodze. Parametry takiej misji zostały określone w niedawnym artykule zespołu projektu Galileo. Zwiększenie prędkości wymagane do takiego spotkania przekracza przewidywane przez ESA przyspieszenie Comet Interceptor o rząd wielkości i wymaga nowego projektu misji.

Jak radzą trenerzy randek, znacznie lepiej jest myśleć o możliwościach oferowanych przez przyszłych partnerów randkowych, niż mieć obsesję na punkcie niepewnej daty z przeszłości. Statystycznie rzecz biorąc, przyszłość oferuje o wiele więcej okazji do randek niż przeszłość.

Jedynym warunkiem odkrywania nowej wiedzy naukowej jest utrzymanie umysłu początkującego, zgodnie z koncepcją shoshin w buddyzmie zen. W kontekście obiektów międzygwiezdnych wymaga to, abyśmy nie upierali się, że wszystkie z nich mają naturalne pochodzenie. W końcu naturalne wyjaśnienia `Oumuamua dotyczyły obiektów, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy, takich jak „ króliczek pyłowy ”, góra lodowa wodoru , góra lodowa azotu lub góra lodowa wody i wodoru .

Ta niepewność powinna sprawić, że wszyscy będziemy mieć otwarty umysł na możliwość , że raz na jakiś czas zauważymy obiekt wyprodukowany przez pozaziemską cywilizację technologiczną. Może to reprezentować egzotyczną formę kosmicznych śmieci , takich jak Tesla Roadster Elona Muska , który został wystrzelony w kosmos jako atrapa ładunku w 2018 roku. Jak na ironię, to sam zanieczyszczający kosmos, Elon Musk, tłumi entuzjazm związany z poszukiwaniem kosmicznych śmieci z pozaziemskie analogi jego samego.

Jeśli sztuczny obiekt ma cienkie ściany, wykazywałby pchnięcie odbijając światło słoneczne – podobnie jak wzmacniacz rakietowy 2020 SO w strumieniu danych z tego samego teleskopu, który odkrył `Oumuamua. W poszukiwaniu partnerów międzygwiezdnych lepiej zacznijmy od lustrzanego odbicia nas samych. Co może być bardziej znanego i powszechnego niż to?

O AUTORZE

Avi Loeb jest szefem projektu Galileo, dyrektorem-założycielem inicjatywy Black Hole Initiative na Uniwersytecie Harvarda, dyrektorem Instytutu Teorii i Obliczeń w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics oraz byłym przewodniczącym wydziału astronomii na Uniwersytecie Harvarda (2011 –2020). Przewodniczy radzie doradczej projektu Breakthrough Starshot i jest byłym członkiem Prezydenckiej Rady Doradców ds. Nauki i Technologii oraz byłym przewodniczącym Rady ds. Fizyki i Astronomii Akademii Narodowych. Jest autorem bestsellera „ Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth ” oraz współautorem podręcznika „ Life in the Cosmos ”, oba opublikowane w 2021 roku. Jego nowa książka zatytułowana „ Interstellar ”, ma ukazać się w sierpniu 2023 roku.