211service.com
Proč astrofyzici potřebují na oběžné dráze žárovku
Vesmírné dalekohledy za posledních 25 let změnily náš pohled na vesmír a budoucnost vypadá slibně. Řada nových observatoří a pozorovacích technik, jak na zemi, tak na oběžné dráze, slibuje další rozšíření našeho chápání vesmíru.
Ale je tu problém. Jedním ze základních procesů pozorování je kalibrace příslušných přístrojů. Astronomové mohou snadno otestovat své pozemské dalekohledy se slušnou žárovkou. Ale jedna věc, kterou nemohou vysvětlit, je množství světla absorbovaného atmosférou, což může být významné.
Je snadné si představit, že tento problém zmizí s vesmírnými observatořemi. Ale i ty se musí kalibrovat. Například Hubbleův vesmírný dalekohled má na palubě wolframové žárovky právě pro tento účel.
Ale to také přináší různé nejistoty kvůli věcem, jako jsou malé změny ve výstupu žárovky, když se její teplota mění, když se observatoř pohybuje do a ze zemského stínu. Neexistuje ani žádný způsob, jak porovnat Hubbleova měření wolframových žárovek s pozorováním ze země.
Tyto nejistoty nyní staví důležité limity pro některé typy pozorování, říká Justin Albert z University of Victoria v Kanadě. Snad nejdůležitějším příkladem jsou měření expanze vesmíru, která astronomové provádějí sledováním jasnosti supernov typu 1a ve vzdálených galaxiích. Lepší měření bude vyžadovat lepší kalibraci.
Albert říká, že existuje zřejmé řešení: umístit žárovku na oběžnou dráhu, kterou mohou teleskopy na zemi použít k tomu, aby přesně zjistily, kolik světla atmosféra absorbuje při jakékoli frekvenci. Přidání umělých kalibrovaných světelných zdrojů ve vesmíru do arzenálu technik pro fotometrickou kalibraci poskytne nový výkonný nástroj pro zvýšení přesnosti v astrofyzice, říká. Dnes nastiňuje různé faktory, které se podílejí na jeho myšlení.
Potřebný zdroj světla je překvapivě malý. Poukazuje na to, že standardní 25W žárovka na oběžné dráze 700 km by byla jasná jako hvězda o velikosti 12,5. Další možností je laditelný laser, ale ten by musel být přesně namířen na jakýkoli pozemní dalekohled, čímž se zvyšuje složitost konstrukce.
Ve vesmíru momentálně není vidět žádná slušná žárovka, ale nahoře je vesmírná loď s laserem namířeným na Zemi. CALIPSO je francouzsko-americký satelit určený k měření vertikálního profilu mraků a aerosolů. Za tímto účelem vysílá na povrch zelený laser a měří odraz.
Albertova myšlenka je, že měření tohoto paprsku na zemi je způsob, jak dokázat koncept kalibrace dalekohledu z oběžné dráhy. A určitě měl plné ruce práce s pronásledováním satelitu a fotografováním světla, které produkuje pomocí řady sedmi kamer rozmístěných na několik set metrů.
Jeho největším problémem je, že laser CALIPSO nebyl navržen pro účel, pro který jej používá. Paprsek má stopu jen 100 metrů nebo tak napříč. A protože nejistota na oběžné dráze kosmické lodi je větší než tato, je těžké umístit kamery do palebné linie.
Laser také vystřeluje rychlostí 20 Hz, což znamená, že faktorem se stává scintilace v atmosféře (zatímco delší puls nebo spojitý paprsek lze časově zprůměrovat). Přesto odvedl vynikající práci při charakterizaci problémů spojených s tímto druhem práce.
Ale zdůrazňuje potíže, které by observatoře s touto technikou měly. Tyto typy laserových pozorování jsou možné pouze tehdy, když je satelit přímo nad hlavou a platí pouze pro daný bod na obloze, z toho místa na Zemi, v daném okamžiku.
Je jasné, že astronomové budou potřebovat něco lepšího. Dobrou volbou je žárovka, která je vidět ze širokého úhlu.
Reflektory však nejsou. Albert poukazuje na to, že zatímco několik satelitů má reflektory pro laserové zjišťování vzdálenosti, nelze je použít k přesnému měření absorpce světla v atmosféře. Je to proto, že odrazivost se mění s úhlem dopadu, ale není známo, jak přesně. Kromě toho se odrazivost těchto zařízení mění v čase, když se zrcadla poškodí mikrometeoroidy.
Aby mohl svůj výzkum posouvat dál, Albert má v plánu poslat pokročilejší světla v balónech, aby mohl tento problém lépe studovat.
Nakonec ale jediný způsob, jak astronomům budoucnosti skutečně pomoci, bude umístit na oběžnou dráhu žárovku. Vzhledem k tomu, že historie expanze vesmíru je jedním z nejdůležitějších problémů v kosmologii, možná je čas začít tvrději přemýšlet o tom, jak toho lze dosáhnout.
Ref: arxiv.org/abs/1101.5214 : Satelitní světelné zdroje jako fotometrické kalibrační standardy pro pozemní dalekohledy