ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์และภารกิจของโรมัน
NASA ได้ตั้งชื่อเครื่องรับถัดไปอย่างเป็นทางการว่า "ฮับเบิล" ก่อนหน้านี้
ควรเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมันในกลางปี 2020 ในฐานะผู้สืบทอดของฮับเบิลผู้สูงวัย แม้ว่าจะมีกระจกที่มีขนาดเท่ากัน - กว้าง 2.4 ม. แต่กล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่นี้ใช้เครื่องมือมุมกว้างเพื่อศึกษาพื้นที่ของท้องฟ้าที่มีขนาดใหญ่กว่าที่ฮับเบิลสามารถจับภาพได้ถึง 100 เท่า
เมื่อสังเกตจักรวาลในอินฟราเรดกล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมันจะมีเป้าหมายหลักหลายประการ ประการแรกคือการค้นหาและศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบโดยใช้สเปกโทรสโกปีและเครื่องมือตรวจโคโรนากราฟเพื่อให้ได้ภาพที่มีความเปรียบต่างสูงของโลกเหล่านี้
นอกจากนี้เขายังสำรวจพลังงานมืดลึกลับแรงที่ดูเหมือนจะทำให้การขยายตัวของจักรวาลเร่งขึ้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมันยังช่วยศึกษาสสารมืดและหัวข้ออื่น ๆ เกี่ยวกับดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้อีกด้วย
กล้องโทรทรรศน์จะศึกษาอะไร?
นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นและชาวอเมริกันได้คำนวณไว้ว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศแนนซี เกรซ โรมันของ NASA จะค้นหาดาวพฤหัสร้อน 10 ดวงและดาวแคระน้ำตาล 30 ดวงที่อยู่ใกล้กับใจกลางกาแลคซีมากขึ้น โดยใช้ผลของเลนส์โน้มถ่วง
ก่อนอื่นกล้องโทรทรรศน์จะใช้วิธีไมโครเลนส์โน้มถ่วง สาระสำคัญของวิธีนี้คือ เมื่อวัตถุขนาดใหญ่ เช่น ดาวฤกษ์ ผ่านหน้าดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลออกไป (สัมพันธ์กับกล้องโทรทรรศน์) แสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปจะหักเห
เป็นผลให้วัตถุที่อยู่ใกล้ทำหน้าที่เหมือนเลนส์ธรรมชาติขยายแสงจากดาวพื้นหลัง ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์แบบเลนส์สามารถสร้างผลกระทบที่คล้ายคลึงกันในขนาดที่เล็กกว่าดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงตั้งเป้าที่จะตรวจจับพวกมันโดยการวิเคราะห์แสงจากดาวที่อยู่ไกลออกไป
เนื่องจากวิธีนี้ช่วยในการตรวจจับได้ดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่มีวงโคจรหลากหลายวงโคจรนักวิทยาศาสตร์คาดว่าการสำรวจกล้องโทรทรรศน์ใหม่จะเปิดเผยความคล้ายคลึงของดาวเคราะห์เกือบทุกดวงในระบบสุริยะของเรา และโลกที่แปลกใหม่กว่านั้น ได้แก่ ดาวเคราะห์ยักษ์ในวงโคจรเล็ก ๆ ที่เรียกว่าดาวพฤหัสบดีร้อนและที่เรียกว่า "ดาวล้มเหลว" - ดาวแคระน้ำตาล
ดาวแคระน้ำตาล
ดาวแคระน้ำตาลเป็นวัตถุที่อยู่ต่ำกว่าดาวฤกษ์ (มีมวลตั้งแต่ 0.012 ถึง 0.0767 มวลดวงอาทิตย์ หรือตามลำดับ 12.57 ถึง 80.35 มวลดาวพฤหัสบดี)
เช่นเดียวกับในดวงดาวปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์จะเกิดขึ้นในพวกมันนิวเคลียร์ฟิวชันบนนิวเคลียสของธาตุแสง (ดิวเทอเรียมลิเธียมเบริลเลียมโบรอน) แต่ในทางตรงกันข้ามกับดาวในลำดับหลักการมีส่วนร่วมในการปลดปล่อยความร้อนของดาวดังกล่าวจากการหลอมนิวเคลียร์ของนิวเคลียสไฮโดรเจน (โปรตอน) คือ ไม่มีนัยสำคัญ
ในดาวแคระน้ำตาลนั้นแตกต่างจากดาวหลักลำดับนอกจากนี้ยังไม่มีชั้นทรงกลมของการถ่ายเทพลังงานที่เปล่งปลั่ง - การถ่ายเทความร้อนในนั้นจะดำเนินการเฉพาะเนื่องจากการพาความร้อนแบบปั่นป่วนซึ่งกำหนดความเป็นเนื้อเดียวกันขององค์ประกอบทางเคมีที่ความลึก
ดาวแคระน้ำตาล (วัตถุขนาดเล็กกว่า) กำลังหมุนรอบ ๆ ดาว Gliese 229 ซึ่งตั้งอยู่ในกลุ่มดาว Hare ห่างจากโลกประมาณ 19 ปีแสง ดาวแคระน้ำตาล Gliese 229B มีมวล 20 ถึง 75 มวลของดาวพฤหัสบดี
หนึ่งในกลไกของการกำเนิดสีน้ำตาลคนแคระคล้ายกับดาวเคราะห์ ดาวแคระน้ำตาลก่อตัวในดิสก์ต้นแบบดาวเคราะห์ที่บริเวณรอบนอก ในช่วงต่อไปของชีวิตภายใต้อิทธิพลของดวงดาวรอบข้างพวกมันจะถูกโยนเข้าไปในพื้นที่โดยรอบของดาวฤกษ์แม่และสร้างวัตถุที่เป็นอิสระจำนวนมาก
เช่นเดียวกับดาวธรรมดาดาวแคระน้ำตาลสามารถเกิดขึ้นโดยไม่ขึ้นกับวัตถุอื่น ๆ พวกมันสามารถก่อตัวเป็นรายบุคคลหรืออยู่ใกล้กับดาวดวงอื่น ในปี 2558 มีการศึกษากลุ่มของดาวแคระน้ำตาลที่ก่อตัวขึ้นและบางส่วนพบว่ามีไอพ่นแบบเดียวกันกับดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าในกระบวนการนี้
ไม่เหมือนดาวลำดับหลักอุณหภูมิพื้นผิวต่ำสุดคือประมาณ 4000 K อุณหภูมิของดาวแคระน้ำตาลอยู่ในช่วง 300 ถึง 3000 K ซึ่งแตกต่างจากดาวฤกษ์ที่ร้อนขึ้นเนื่องจากการหลอมรวมเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นภายในดาวแคระน้ำตาลจะเย็นลงตลอดเวลา ชีวิตในขณะที่คนแคระยิ่งมีขนาดใหญ่ก็จะยิ่งเย็นตัวช้าลง
คุณสมบัติของดาวแคระน้ำตาลการเปลี่ยนผ่านระหว่างดาวเคราะห์และดวงดาวโดยมวลเป็นที่สนใจของนักดาราศาสตร์เป็นพิเศษ หนึ่งปีหลังจากการค้นพบวัตถุชิ้นแรกของชั้นนี้ปรากฏการณ์สภาพอากาศถูกค้นพบในชั้นบรรยากาศของดาวแคระน้ำตาล ปรากฎว่าดาวแคระน้ำตาลสามารถมีดวงจันทร์ของตัวเองได้เช่นกัน
Jupiters ร้อน
ดาวพฤหัสบดีร้อนเป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่มีมวลของลำดับมวลของดาวพฤหัสบดี (1.9⋅1027กก.) ต่างจากดาวพฤหัสบดีซึ่งอยู่ห่างออกไป 5 AU จากดวงอาทิตย์ดาวพฤหัสบดีที่ร้อนจัดโดยทั่วไปจะอยู่ที่ระยะประมาณ 0.05 AU จากดาวฤกษ์นั่นคือหนึ่งลำดับของขนาดที่ใกล้กว่าดาวพุธจากดวงอาทิตย์และสองคำสั่งที่มีขนาดใกล้กว่าดาวพฤหัสบดี
ดาวพฤหัสร้อนครั้งหนึ่งถูกครอบครองส่วนแบ่งที่สำคัญของรายการดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ค้นพบ เนื่องจากเป็นดาวเคราะห์ที่ตรวจพบได้ง่ายที่สุด เนื่องจากพวกมันทำให้เกิดการรบกวนในระยะเวลาอันสั้นที่เห็นได้ชัดเจนในการเคลื่อนที่ของดาว ซึ่งสามารถตรวจพบได้โดยการเปลี่ยนเส้นสเปกตรัม
นอกจากนี้ ความน่าจะเป็นที่ดาวเคราะห์โคจรผ่านหน้าจานดาวฤกษ์ค่อนข้างสูง ซึ่งทำให้สามารถประมาณขนาดของดาวเคราะห์ได้จากการลดความสว่างของดาวฤกษ์
การแสดงศิลปะของดาวเคราะห์นอกระบบที่ร้อนระอุ XO-1 b
คุณสมบัติ:
- Нагревание поверхности до температуры 1000—1500 К (และบางครั้งสูงถึงเกือบ 3000 K) เนื่องจากความใกล้ชิดกับดาวฤกษ์ทำให้เกิดการขยายตัวทางความร้อนเพิ่มเติมเพื่อให้รัศมีของดาวเคราะห์ดังกล่าวมีขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์ที่คล้ายกัน แต่อยู่ห่างจากดาวฤกษ์แม่มากกว่า
- ความเยื้องศูนย์ของวงโคจรมักจะใกล้เคียงกับศูนย์เมื่อมันลดลงเนื่องจากแรงของกระแสน้ำ
เชื่อกันว่าใกล้ดาวฤกษ์นั้นไม่เพียงพอวัสดุสำหรับการก่อตัวของดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์ประเภทนี้ทั้งหมดก่อตัวขึ้นที่ส่วนนอกของระบบจากนั้นย้ายไปยังศูนย์กลางเนื่องจากการชะลอตัวของดิสก์ฝุ่นก๊าซ
นอกจากนี้ยังมีคลาสย่อยของดาวพฤหัสร้อนที่เรียกว่าดาวพฤหัสร้อนคาบสั้น พวกมันคือดาวพฤหัสที่ "ร้อน-ร้อน" ซึ่งก็คือดาวพฤหัสร้อนที่อยู่ใกล้ดวงดาวมากที่สุด
คาบการหมุนของดาวเคราะห์ดังกล่าวรอบดาวฤกษ์คือ 1-2 วันและอุณหภูมิมักจะสูงถึง 2,000 ° C (ในขณะที่อุณหภูมิพื้นผิวของดาวมักจะมีอุณหภูมิเพียง 2-3 เท่าของพื้นผิวดาวเคราะห์) ดาวพฤหัสบดีร้อนระยะสั้นที่ร้อนที่สุด (เช่นเดียวกับดาวเคราะห์นอกระบบที่ร้อนที่สุดที่รู้จักกันดี) คือ WASP-33 b
ในระยะห่างจากดาวฤกษ์เพียงเล็กน้อยและไม่มากด้วยมวลดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ (น้อยกว่า 2 มวลของดาวพฤหัสบดี) ดาวเคราะห์จึงไม่ได้รับความร้อนขึ้นจากแรงโน้มถ่วงซึ่งนำไปสู่การขยายตัวทางความร้อนที่แข็งแกร่งและความหนาแน่นลดลงจนมีค่าต่ำมาก ดาวเคราะห์ดังกล่าวเป็นเมฆก๊าซมากกว่าดาวเคราะห์ที่มีคุณสมบัติครบถ้วนและเรียกว่าดาวเคราะห์หลวม
ดาวเคราะห์นอกระบบ
Exoplanet - ดาวเคราะห์ที่อยู่นอกดวงอาทิตย์ระบบ เป็นเวลานานแล้วที่ปัญหาการตรวจจับดาวเคราะห์ใกล้ดาวดวงอื่นยังคงไม่ได้รับการแก้ไข เนื่องจากดาวเคราะห์มีขนาดเล็กมากและสลัวเมื่อเทียบกับดวงดาว และตัวดาวเองก็อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ (ที่ใกล้ที่สุดคือระยะทาง 4.24 ปีแสง) . ดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกถูกค้นพบในช่วงปลายทศวรรษ 1980
ขณะนี้ดาวเคราะห์ดังกล่าวได้เริ่มถูกค้นพบแล้วด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง มักมีขีดจำกัดความสามารถ ณ วันที่ 6 มกราคม 2564 การมีอยู่ของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ 4,396 ดวงได้รับการยืนยันอย่างน่าเชื่อถือในระบบดาวเคราะห์ 3,242 ระบบ โดย 720 ดวงมีดาวเคราะห์มากกว่าหนึ่งดวง
จำนวนผู้สมัครดาวเคราะห์นอกระบบที่เชื่อถือได้ใหญ่กว่ามาก ดังนั้นสำหรับโครงการ Kepler ในเดือนมกราคม 2020 มีผู้สมัครเพิ่มขึ้น 2,420 คนและสำหรับโครงการ TESS ในเดือนมกราคม 2020 มีผู้สมัคร 1,082 คนเพื่อให้ได้สถานะของดาวเคราะห์ที่ได้รับการยืนยันพวกเขาจะต้องลงทะเบียนใหม่โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน
จำนวนดาวเคราะห์นอกระบบทั้งหมดในกาแล็กซีทางช้างเผือกเส้นทางนี้คาดว่าจะมีอย่างน้อย 100 พันล้านเส้น ซึ่ง 5 ถึง 20 พันล้านเส้นอาจเป็น "คล้ายโลก" นอกจากนี้ ตามการประมาณการในปัจจุบัน ดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ประมาณ 34% มีดาวเคราะห์ที่เทียบได้กับโลกในเขตเอื้ออาศัยได้
จำนวนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะทั้งหมดมีลักษณะคล้ายโลกและค้นพบเมื่อเดือนสิงหาคม 2559 คือ 216 ณ สิ้นเดือนตุลาคม 2563 นักวิทยาศาสตร์คำนวณจำนวนดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้ทั้งหมดในกาแลคซีทางช้างเผือกซึ่งมีจำนวนประมาณ 300 ล้านดวง
ดาวเคราะห์นอกระบบเปิดส่วนใหญ่ตรวจพบโดยใช้เทคนิคการตรวจจับทางอ้อมต่างๆมากกว่าการสังเกตด้วยสายตา ดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักส่วนใหญ่เป็นก๊าซยักษ์และมีลักษณะคล้ายดาวพฤหัสบดีมากกว่าโลก นี่เป็นเพราะวิธีการตรวจจับที่ จำกัด (ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ในช่วงสั้น ๆ จะตรวจจับได้ง่ายกว่า)
ภาพเคลื่อนไหวของลำดับเหตุการณ์การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบจุดสีแสดงถึงวิธีการเปิด แกนนอนมีขนาดเท่ากับแกนกึ่งหลัก แกนตั้งมีมวล สำหรับการเปรียบเทียบดาวเคราะห์ในระบบสุริยะจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสีขาว
นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเฉพาะในกาแลคซีทางช้างเผือก (ที่ซึ่งโลกของเราตั้งอยู่) จากข้อมูลล่าสุดพบว่ามีจำนวนประมาณ 300 ล้าน ดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่หมายถึงการมีจุลินทรีย์พืชและสัตว์อยู่บนพวกมัน แต่ไม่จำเป็นต้องมีอารยธรรมหรือสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดอื่น ๆ
จากการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าหากในอนาคตทศวรรษที่ผ่านมาจะมีการค้นพบดาวเคราะห์อย่างน้อยหนึ่งดวงที่มีร่องรอยของชีวิตซึ่งหมายความว่ามีโลกอื่นที่คล้ายคลึงกันในกาแลคซีของเราซึ่งมีความน่าจะเป็น 95-97%
การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบทำให้นักดาราศาสตร์สามารถทำได้สรุป: ระบบดาวเคราะห์เป็นปรากฏการณ์ทั่วไปในอวกาศ ยังไม่มีทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปเกี่ยวกับการกำเนิดดาวเคราะห์ แต่เมื่อสามารถสรุปสถิติได้แล้ว สถานการณ์ในพื้นที่นี้กำลังเปลี่ยนแปลงไปในทางที่ดีขึ้น
ระบบที่ตรวจพบส่วนใหญ่มีความแตกต่างกันมากจากแสงอาทิตย์เป็นไปได้มากว่านี่เป็นเพราะการเลือกใช้วิธีการ (วิธีที่ง่ายที่สุดในการตรวจจับดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ในช่วงสั้น ๆ ) ในกรณีส่วนใหญ่ดาวเคราะห์ที่คล้ายกับโลกและมีขนาดเล็กกว่าในขณะนี้ (สิงหาคม 2555) สามารถตรวจพบได้ด้วยวิธีการขนส่งเท่านั้น
อะไรคือเป้าหมายของโครงการกล้องโทรทรรศน์โรมันใหม่
เนื่องจากวิธีนี้ช่วยในการตรวจจับได้ดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่มีวงโคจรหลากหลายวงโคจรนักวิทยาศาสตร์คาดว่าการสำรวจกล้องโทรทรรศน์ใหม่จะเปิดเผยความคล้ายคลึงของดาวเคราะห์เกือบทุกดวงในระบบสุริยะของเรา และโลกที่แปลกใหม่กว่านั้น ได้แก่ ดาวเคราะห์ยักษ์ในวงโคจรเล็ก ๆ ที่เรียกว่าดาวพฤหัสบดีร้อนและที่เรียกว่า "ดาวล้มเหลว" - ดาวแคระน้ำตาล
ภารกิจล่าดาวเคราะห์ก่อนหน้าในก่อนอื่นพวกเขามองหาโลกใหม่ที่ค่อนข้างใกล้ตัวเราในระยะทางมากถึงหลายพันปีแสง ความใกล้ชิดทำให้สามารถศึกษารายละเอียดได้มากขึ้น อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์เชื่อว่าการศึกษาร่างกายใกล้กับแกนกลางของกาแลคซีของเราสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับการวิวัฒนาการของระบบดาวเคราะห์
ซึ่งแตกต่างจากดวงดาวในดิสก์ของดาราจักรซึ่งอยู่ในระยะที่สะดวกสบายจากกันดาวที่อยู่ใกล้แกนกลางจะหนาแน่นกว่ามาก โรมันสามารถทราบได้ว่าการเรียงตัวของดวงดาวที่ใกล้ชิดนี้ส่งผลต่อวงโคจรของดาวเคราะห์หรือไม่ หากดาวฤกษ์ผ่านเข้าใกล้ระบบดาวเคราะห์แรงโน้มถ่วงอาจผลักดาวเคราะห์ออกจากวงโคจรปกติ
ซุปเปอร์โนวายังพบเห็นได้ทั่วไปใกล้ใจกลางอีกด้วยกาแลคซี เหตุการณ์หายนะเหล่านี้รุนแรงมากจนสามารถสร้างองค์ประกอบใหม่ๆ ที่ถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมเมื่อดาวฤกษ์ที่ระเบิดตาย นักดาราศาสตร์เชื่อว่าสิ่งนี้อาจส่งผลต่อการก่อตัวของดาวเคราะห์ได้
การค้นหาโลกในภูมิภาคนี้สามารถช่วยให้เราเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของดาวเคราะห์
กล้องโทรทรรศน์จะเริ่มทำงานเมื่อใด
กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมันได้รับไฟเขียวแล้วเพื่อการพัฒนาและการทดสอบ อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้มากว่าการดำเนินการนี้จะเริ่มหลังจากปี 2021 เท่านั้น เนื่องจาก NASA วางแผนที่จะเน้นความสนใจและงบประมาณไปที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ให้เสร็จก่อนซึ่งมีกำหนดจะเปิดตัวในปี 2564
อ่านเพิ่มเติม:
การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด
Radars พบป้อม Tlingit แห่งสุดท้ายในอลาสก้า พวกเขามองหาเขามานานกว่า 100 ปี
หนึ่งในสามของผู้ที่หายจาก COVID-19 กลับไปที่โรงพยาบาล ทุก ๆ แปด - ตาย