Op het verlanglijstje van de astronoom voor de komende tien jaar: twee gigantische telescopen en een ruimtetelescoop om te zoeken naar leven buiten de aarde en een bewoonbare wereld.
Amerikaanse astronomen hebben de Verenigde Staten donderdag opgeroepen om te investeren in een nieuwe generatie ‘supergrote’ telescopen ter waarde van miljarden dollars. Deze telescopen zullen groter zijn dan alle telescopen die zich momenteel op aarde of in een ruimtebaan bevinden.
Deze investering zal redding vergen en een combinatie van de inspanningen van twee concurrerende projecten, namelijk de gigantische Magellan-telescoop en de 30-meter telescoop. Eenmaal voltooid zal de gevoeligheid van deze telescopen met hoofdcondensordiameters van 25 meter en 30 meter ongeveer 100 keer hoger zijn dan die van welke telescoop dan ook die momenteel in gebruik is.
Ze zullen astronomen in staat stellen de kern van verre sterrenstelsels diepgaand te observeren, waar enorme zwarte gaten rondzwerven en energie spuwen; onderzoek de mysteries van donkere materie en donkere energie; en bestudeer planeten rond andere sterren dan de zon. Misschien nog belangrijker is dat ze nieuwe vragen kunnen oproepen over de aard van het universum.
Maar astronomen proberen al jaren genoeg geld bijeen te brengen om hun dromen waar te maken. In het nieuwe voorstel zal de National Science Foundation 1,6 miljard dollar ter beschikking stellen om deze twee projecten te voltooien, en ze vervolgens helpen uitvoeren als onderdeel van een nieuw project genaamd de US Very Large Telescope.
Donderdag drongen astronomen er ook bij NASA op aan om een nieuw groot observatoriummissie- en technologievolwassenheidsprogramma te starten, dat in de komende 20 tot 30 jaar een reeks astrofysica-ruimtevaartuigen zal ontwikkelen. De eerste is een optische telescoop die groter is dan de Hubble-ruimtetelescoop, die aardse planeten in het nabije universum kan zoeken en bestuderen – mogelijk een bewoonbare ‘exo-aarde’. Astronomen zeggen dat alleen NASA dit kan doen, en wezen erop dat het in 2040 klaar zou kunnen zijn voor een bedrag van 11 miljard dollar.
Deze twee aanbevelingen zijn de grootste in het langverwachte 614 pagina’s tellende rapport ‘Discovery Pathways in Astronomy and Astrophysics in the 2020s’, dat donderdag is uitgegeven door de National Academy of Sciences, de Academy of Engineering en de School of Medicine.
In de afgelopen 70 jaar heeft de academie elke tien jaar een onderzoek onder de astronomiegemeenschap gesponsord om prioriteiten te stellen voor grote onderwerpen in het komende decennium. Zoals we allemaal weten heeft het tien jaar durende onderzoek de aandacht getrokken van het Congres, NASA, de National Science Foundation en het Department of Energy.
Het werk van dit jaar is een tak van astronomie door Fiona A. Harrison van het California Institute of Technology en Robert C. Astronomy van de Universiteit van Arizona en Texas A&M University. Er zijn in totaal 860 whitepapers ingediend voor het onderzoek, waarin mogelijke telescopen, ruimtemissies die gelanceerd moeten worden, experimenten of observaties die uitgevoerd moeten worden, en de diversiteit aan kwesties die de astronomiegemeenschap moet aanpakken, worden beschreven.
Dr. Harrison zei in een interview dat hun commissie had geprobeerd een evenwicht te vinden tussen ambitie en de tijd en het geld die voor deze projecten nodig waren. Er zijn bijvoorbeeld verschillende ideeën voorgesteld over planetaire verkenningsruimtevaartuigen. Sommige zijn te groot, sommige zijn te klein; bij sommige duurt het een eeuw om ze uit te voeren. Het team koos er niet één uit, maar vroeg de gemeenschap en NASA om met een idee te komen voor een ruimtetelescoop met een diameter van 6 meter. (De hoofdspiegel van Hubble heeft een diameter van 2,4 meter.)
“Dit is in wezen een ambitieuze verkenning”, voegde ze eraan toe. “Alleen NASA en alleen de Verenigde Staten kunnen dit doen. Wij geloven dat we het kunnen.”
Matt Mountain, voorzitter van de Association for University Astronomy Research (AURA), die het observatorium van de National Science Foundation beheert, beschreef het tienjarige rapport in een e-mail als “zeer brutaal”. “En ze schuwden het decennialang niet om een visie te formuleren, die feitelijk is wat er nodig is.”
Het tienjarige onderzoek kent een succesvol record. De Hubble-ruimtetelescoop en de James Webb-ruimtetelescoop, die in 1990 werden gelanceerd en nog steeds in gebruik zijn – ontworpen om het begin der tijden te zien en die naar verwachting volgende maand gelanceerd zullen worden – hebben geprofiteerd van hoge scores in de voorgaande tien jaar durende enquête .
Daarom kijken de astronomie- en astrofysica-gemeenschappen reikhalzend uit naar de resultaten van elk nieuw onderzoek. “De commissie is altijd zeer vertrouwelijk geweest”, zei Natalie Batalha, professor aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz, in een e-mail aan de vooravond van het rapport. Ze was op de Kepler-planeet van NASA. Speelde een leidende rol in de zoektaak. “Eerlijk gezegd heb ik niets gehoord. Ik kan niet wachten om te wachten.”
In haar rapport van donderdag somde het college drie algemene wetenschappelijke doelstellingen op voor de komende tien jaar: de zoektocht naar bewoonbare planeten en leven; de studie van zwarte gaten en neutronensterren, die de oorzaken zijn van de meest gewelddadige gebeurtenissen in de natuur; en de ontwikkeling van sterrenstelsels. Groei en evolutie.
Het rapport stelt: “De komende decennia zullen de mensheid op een pad zetten om te bepalen of we alleen zijn.” “Het leven op aarde kan het resultaat zijn van een gemeenschappelijk proces, of het kan een reeks ongewone omgevingen vereisen waarin we het enige wezen in de Melkweg en zelfs het universum zijn. Elk antwoord is diepgaand.”
Het idee van het Very Large Telescope-project is ambitieus omdat het een mix van twee concurrerende telescoopprojecten betreft, namelijk de 30-meter telescoop die gepland is voor de top van Mauna Kea op Hawaï of de Canarische Eilanden in Spanje, en de nog steeds bestaande gigantische Magellan-telescoop. telescoop. In Chili.
Beide telescopen zijn een enorme internationale samenwerking en het droomproduct van het werven van fondsen en het werven van partners in de afgelopen tien jaar. Het volume van deze twee telescopen is ongeveer drie keer zo groot als dat van welke telescoop op aarde dan ook, en het vermogen om zwakke en verre sterren in het universum te identificeren is honderd keer zo groot. Door samen te werken kunnen ze diepgewortelde vragen over het universum oplossen. Maar geen van beide projecten heeft genoeg geld ingezameld – meer dan 2 miljard dollar nodig – om zijn doelen te bereiken.
Als deze telescopen niet kunnen worden gebouwd, zal Europa zijn leiderschap op het gebied van de terrestrische astronomie overdragen aan Europa, dat een 39-meter telescoop bouwt in de Chileense Atacama-woestijn – de European Very Large Telescope – die naar verwachting in 2027 operationeel zal worden. Sommige astronomen hebben de annulering van het Amerikaanse Superconducting Supercollider-project uit 1993 vergeleken, waarbij de toekomst van de deeltjesfysica werd toevertrouwd aan CERN en de Large Hadron Collider in Genève.
Als de National Science Foundation investeert in de voltooiing van deze twee telescopen, krijgt zij een grote hoeveelheid observatietijd, die aan Amerikaanse astronomen zal worden toegewezen.
Dr. Harrison zei: “Deze twee telescopen bevinden zich op tegenovergestelde hemisferen en hebben totaal verschillende ontwerpen. Ze zijn zeer geschikt voor complementaire studies van het heelal.” “Het is ondenkbaar om je voor te stellen dat de Verenigde Staten dit niet zullen kunnen verkrijgen.”
Er staan ons grote uitdagingen te wachten. Het gigantische Magellan-team heeft terrein gebroken in Chili, maar de voortgang van de 30-meter telescoop wordt gehinderd door protesten en blokkades door inheemse Hawaïanen en andere groepen. Er is een alternatieve locatie aangewezen op La Palma, Canarische Eilanden.
Gezien de huidige nadruk op infrastructuur en het steeds groter wordende wetenschappelijke budget hopen astronomen dat de sterren zich zullen aansluiten bij hun gedurfde visie. Maar ze hebben last van de geschiedenis van kostenoverschrijdingen. De meest opvallende is de James Webb-ruimtetelescoop. Na jaren van vertraging zal de telescoop uiteindelijk in december gelanceerd worden, met een uiteindelijke prijs van 10 miljard dollar.
“Dit alles is gehuld in JWST – het hele plan zal gebaseerd zijn op het succes ervan”, zegt Michael Turner, een kosmoloog en een tienjarige onderzoeksveteraan die nu werkt bij de Kavli Foundation in Los Angeles. "Duimen."
Mis nooit meer zonsverduisteringen, meteorenregens, raketlanceringen of andere astronomische en ruimtegebeurtenissen buiten deze wereld.
Posttijd: 15 november 2021
