Wir sind einem riesigen Interferometer auf dem Mond einen Schritt näher

Was ist auf und in einem Stern? Was passiert in einem aktiven galaktischen Kern? Die Beantwortung dieser Fragen ist das Ziel eines vorgeschlagenen riesigen Interferometers auf dem Mond. Es wird als Artemis-fähiger Stellar Imager (AESI) bezeichnet und würde eine Reihe von 15–30 optischen/ultraviolettempfindlichen Teleskopen in einer 1 km langen elliptischen Array über die Mondoberfläche einsetzen.

Ein US-amerikanisches Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren unter der Leitung von Dr. Kenneth Carpenter im NASA Goddard Space Flight Center, das in Zusammenarbeit mit Goddards Integrated Design Center arbeitet, hat eine 9-monatige Machbarkeitsstudie für AESI abgeschlossen und seine Ergebnisse veröffentlicht.

AESI basiert auf einem früheren Konzept für ein frei fliegendes UV/optischer Rauminterferometer namens Stellar Imager (SI). Laut Carpenter beobachteten sie die stetigen Fortschritte bei der Artemis -Kampagne der NASA, um Lebensräume zu etablieren und die Infrastruktur auf der Mondoberfläche zu unterstützen. Die Idee einer mondbasierten Einrichtung sah mit dem Freiflyer viel praktikabler und wettbewerbsfähiger aus.

„Wir haben dem NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) -Programm der NASA vorgeschlagen, um eine Variante des SI-Konzepts mit dem Namen Artemis-fähiger Stellar Imager (AESI) zu entwickeln, das möglicherweise in Zusammenarbeit mit der Artemis-Kampagne gebaut, eingesetzt, betrieben und bedient werden kann“, sagte er.

Artemis -Möglichkeiten und ein Interferometer

Die vorgeschlagene Rückkehr der NASA über Artemis -Missionen bietet Astronomen die Möglichkeit, ein Interferometer und andere Teleskope einzusetzen. Dies würde eine Umgebung nutzen, die von der Artemis-Infrastruktur unterstützt und frei von einigen Einschränkungen, die erdenbasierte oder raumbasierte Arrays erleben können.

Die Studie konzentriert sich auf eine Reihe wissenschaftlicher Ziele. In der Forschungspapier heißt es: „Diese Mission würde die revolutionäre Wissenschaft ermöglichen, darunter: Bildgebung der Oberflächen der in der Nähe befindlichen (~ 4 PC) Solarsterne und mehr entfernte (> 2 kpc) Supergiants zur Untersuchung magnetisch angetriebener Aktivität (Plagen, Sternenspots, Konvektion), imagingakkretionale Scheiben in der Nähe der Regionen der zentralen Engine der zentralen Engine der zentralen Gärern (AGTIVETEN) (AGTIVE). Der Bericht ist veröffentlicht auf der Arxiv Preprint -Server.

Die Bildgebung der Oberflächen von Sternen gibt den Aktivitäten tief im Inneren Hinweise. Wenn diese Sterne der Sonne ähnlich sind (dh Main-Sequenz-Sterne), würde dies einen tieferen Einblick in das geben, was unser nächster Stern tut. AESI -Beobachtungen werden Wissenschaftlern auch helfen, die Dynamo -Aktivität zu verstehen, die die magnetische Aktivität der Sonne und anderer Sterne laut Carpenter antreibt.

„Unsere vorgeschlagene primäre Untersuchung sonnenartiger Sterne verwendet eine Kombination aus sterner Bildgebung mit hoher räumlicher Auflösung, um die zyklische Zeitentwicklung von Oberflächenmanifestationen der magnetischen Aktivität und der hohen Zeit und der räumlichen Auflösung der Asteroseismologie zu beobachten, um die innere Sternstruktur zu untersuchen, um die Informationen zu erhalten, um wirklich prädiktive Modelle von Solar/Stellar-Magnetik zu erstellen, und die Informationen zu erstellen, die solar/stellare magnetische Aktivität aufbauen“, sagte er.

Sich mit Sternen aus dem Mond eintauchen

Schauen wir uns eine kurze Zusammenfassung der möglichen Ziele der Aesi an. Es könnte solche Hauptstars wie Alpha Centauri A, Procyon A, Sirius A und Epsilon Eridani untersuchen, um Details ihrer Oberflächenaktivitäten und der magnetischen Aktivität zu sammeln, die sie antreibt. Diese interferometrischen Daten könnten dann mit räumlich aufgelösten Asteroseismologiestudien gekoppelt werden, um genauere Einblicke in genau das zu geben, was in diesen Sternen geschieht. Darüber hinaus könnte es Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, wie stellare Aktivitäten die Existenz und Bewohnbarkeit ihrer Planeten beeinflussen.

Interferometriestudien hätten nicht nur das Verständnis, was mit diesen Sternen (und den Auswirkungen auf die Sonne) passiert, auch sofortige Anwendbarkeit auf die Vorhersage der Sonnenaktivität und deren Auswirkungen hier auf die Erde. Aesi würde hochräumliche und zeitliche Auflösung Bildgebungsfähigkeiten bieten, die uns einen Blick auf Sternoberflächen und die Art und Weise geben, wie sie sich durch einen Magnetzyklus variieren.

Wissenschaftler könnten magnetisch angetriebene Aktivitäten wie Sternenspots (ähnlich wie Sonnenflecken), heiße Plagen und Konvektionsaktivitäten „sehen“. Aktive Regionen über die Sonne und andere Sterne sind sehr hell. Auf der Sonne dominieren sie die Wellenlängen des Lichts, die am wichtigsten sind, um die Auswirkungen der Sonne auf die umgebenden Planeten, einschließlich der Erde, vorherzusagen.

Untersuchung komplexer und ferne Objekte

Die AESI -Installation am Mond würde auch sehr detaillierte Überblicke über Akkretionsscheiben rund um andere Sterne bieten. Diese Regionen können schwierig sein, detailliert zu beobachten. Das liegt daran, dass sie sich oft schwer von ihrem Stern abtauschen können. Supernovae sind ein weiteres bekanntes Ziel, insbesondere die Ejecta aus den katastrophalen Explosionen, die das Leben von Supermassivsternen beenden. Aesi kann Astronomen helfen, die wachsenden Trümmerwolken in den frühesten Stadien eines Supernova -Abflusses zu erkennen.

AESI sollte auch in der Lage sein, die komplexen Ereignisse in aktiven galaktischen Kernen vorzustellen. Insbesondere scheinen AGN -Winde um die meisten dieser Objekte zu existieren. Ihre Geschwindigkeiten und die Menge an Massenverlust haben Hinweise auf die Struktur des Objekts im Herzen der Galaxie. AESI -Messungen dieser Regionen können auch zu genaueren Abstandsmaßen für solche Objekte (Quasare) beitragen und die kosmologische Konstante messen.

Solche Studien werden die Fähigkeit eines erweiterten AESI -Arrays benötigen, sagte Carpenter.

„Aufgrund der Entfernung von selbst den hellsten AGNs würden wir große Außenarray -Durchmesser benötigen, um die Regionen um die Zentralmotoren aufzulösen, die wahrscheinlich die einzigen Teile sind, die hell genug sind, um von Aesi erfolgreich erkannt zu werden“, erklärte er.

„Wir untersuchen Möglichkeiten, die UV -Empfindlichkeit von AESI zu erhöhen, indem wir möglicherweise Spiegelbeschichtungen mit höherem UV -Reflexionsvermögen als derzeit möglich verwenden, verbesserte UV -Detektoren und möglicherweise größere Spiegelelemente. Diese Verbesserungen würden unsere Fähigkeit, eine breitere Stichprobe von AGNs und mehr Teilen einzelner Teile zu untersuchen, dramatisch verbessern.“

Implementierung der AESI

Das grundlegende Missionsdesign für AESI hängt vom Einsatz durch Astronauten und/oder Roboter während der kommenden Artemis -Missionen ab. Jedes Element im Array ist ein ein-Meter-Teleskop, das auf einem kleinen Rover eingesetzt wird. Das Array erweitert oder verarbeitet nach Bedarf für bestimmte Beobachtungen. Daten aus dem Array werden von einem zentralen Strahlkombinations „Hub“ gesammelt und rekonstruiert, um Bilder seiner Zielsterne oder anderer Objekte zu erstellen.

Der Mond präsentiert eine sehr gute, stabile Umgebung für Aesi. Es hat keine Atmosphäre, um die Aussicht für die Teleskope zu verwechseln, was bedeutet, dass adaptive Optik nicht benötigt wird, um die Luftbewegung zu korrigieren. Dies bedeutet auch, dass das Interferometer mit viel kürzeren Wellenlängen arbeiten kann als bei jedem Erdungsarray. Zwei Herausforderungen zu berücksichtigen (abgesehen von der Lieferung der Teleskope und der unterstützenden Hardware und des tatsächlichen Bauprozesses) sind Staub und seismische Bewegung während Mondquakes. Diese können jedoch behandelt werden.

Warten auf Artemis

Wenn dieses Missionskonzept von der NASA zur Implementierung ausgewählt wird, wird die größte Frage sein: Wann und wo wird es eingesetzt? Es hängt alles vom Fortschritt der Artemis -Kampagne und den Fähigkeiten ab, die es für benachbarte Observatorien liefern könnte. Derzeit findet die erste Besatzungsmission erst im Frühjahr 2026 (frühestens) statt. Follow -up -Flüge werden mehr Infrastruktur positionieren, und die Trittfrequenz für diese Flüge ist unbekannt. Realistisch gesehen könnte die früheste Aesi die späten 2030er oder frühen 2040er Jahre implementiert werden.

Das Team schlägt vor, wo das Interferometer eingesetzt wird, und schlägt das Team vor, dass mehrere Mond -Südpol -Standorte, vorzugsweise in der Nähe der vorherigen Artemis -Infrastruktur, einen einfachen Zugang durch Artemis -Astronauten oder Roboter ermöglichen. Die Möglichkeit, in weiteren entfernten, niedrigeren Breiten zu lokalisieren, ist jedoch ebenfalls von Interesse, wenn Artemis dies unterstützen könnte, da es Beobachtungen von mehr Himmel ermöglichen würde.

Die nächsten Schritte für das AESI -Team sind, mehr F & E für die Technologie durchzuführen, die für das Interferometer erforderlich ist, und weiterhin zusätzliche wissenschaftliche Untersuchungen zu untersuchen, an denen sie angepasst werden könnten.