På astronomernas önskelista för de kommande tio åren: två gigantiska teleskop och ett rymdteleskop för att söka efter liv bortom jorden och en beboelig värld.
Amerikanska astronomer uppmanade på torsdagen USA att investera i en ny generation av "superstora" teleskop värda miljarder dollar. Dessa teleskop kommer att vara större än alla teleskop som för närvarande finns på jorden eller i rymden.
Denna investering kommer att kräva räddning och en kombination av ansträngningarna från två konkurrerande projekt, nämligen det gigantiska Magellan-teleskopet och 30-metersteleskopet. När de är färdiga kommer känsligheten för dessa teleskop med huvudkondensordiametrar på 25 meter och 30 meter att vara cirka 100 gånger högre än något teleskop som för närvarande används.
De kommer att göra det möjligt för astronomer att observera kärnan i avlägsna galaxer på djupet, där enorma svarta hål strövar omkring och sputter energi; undersöka mörk materias och mörk energis mysterier; och studera planeter runt andra stjärnor än solen. Kanske ännu viktigare, de kan väcka nya frågor om universums natur.
Men astronomer har försökt samla in tillräckligt med pengar i flera år för att uppfylla sina drömmar. I det nya förslaget kommer National Science Foundation att tillhandahålla 1,6 miljarder US-dollar för att slutföra dessa två projekt, och sedan hjälpa till att driva dem som en del av ett nytt projekt kallat US Very Large Telescope.
På torsdagen uppmanade astronomer också NASA att starta ett nytt stort observatorieuppdrag och ett tekniskt mognadsprogram, som kommer att utveckla en serie rymdfarkoster inom astrofysik under de kommande 20 till 30 åren. Det första är ett optiskt teleskop större än Hubble Space Telescope, som kan söka efter och studera jordiska planeter i det närliggande universum - möjligen en beboelig "exo-jord". Astronomer säger att bara NASA kan göra detta, och påpekade att det kan vara klart 2040 till en kostnad av 11 miljarder US-dollar.
Dessa två rekommendationer är de största i en efterlängtad 614-sidig rapport "Discovery Pathways in Astronomy and Astrophysics in the 2020s" utfärdad av National Academy of Sciences, Academy of Engineering och School of Medicine på torsdagen.
Under de senaste 70 åren, vart tionde år, har akademin sponsrat en undersökning av astronomisamfundet för att prioritera stora föremål under det kommande decenniet. Som vi alla vet har den tioåriga utredningen uppmärksammats av kongressen, NASA, National Science Foundation och Department of Energy.
Årets arbete är en gren av Astronomy av Fiona A. Harrison från California Institute of Technology och Robert C. Astronomy vid University of Arizona och Texas A&M University. Totalt 860 vitböcker lämnades in för undersökningen, som beskrev möjliga teleskop, rymduppdrag som bör skjutas upp, experiment eller observationer som bör genomföras och mångfalden av frågor som astronomisamfundet bör ta itu med.
Dr. Harrison sa i en intervju att deras kommitté hade försökt hitta en balans mellan ambition och den tid och pengar som krävdes för dessa projekt. Till exempel har flera idéer om planetarisk utforskning av rymdfarkoster föreslagits. Vissa är för stora, vissa är för små; vissa tar ett sekel att utföra. Teamet valde inte en av dem, utan bad samhället och NASA att komma på en idé för ett rymdteleskop med en diameter på 6 meter. (Hubbleos primära spegel är 2,4 meter i diameter.)
"Detta är i grunden en ambitiös utforskning," tillade hon. "Endast NASA och bara USA kan göra detta. Vi tror att vi kan göra det."
Matt Mountain, ordförande för Association for University Astronomy Research (AURA), som driver observatoriet för National Science Foundation, beskrev tioårsrapporten som "mycket djärv" i ett e-postmeddelande. "Och de drog sig inte för att formulera en vision i årtionden, vilket faktiskt är vad den behöver och behöver ta."
Den tioåriga undersökningen har ett framgångsrikt resultat. Rymdteleskopet Hubble och rymdteleskopet James Webb, som lanserades 1990 och fortfarande är i drift utformade för att se tidens begynnelse, och som är planerade att lanseras nästa månad - har gynnats av höga placeringar i den tidigare tioåriga undersökningen .
Därför väntar astronomin och astrofysikgemenskaperna ivrigt på resultaten av varje ny undersökning. "Kommittén har alltid varit mycket konfidentiell," sa Natalie Batalha, professor vid University of California, Santa Cruz, i ett mejl på tröskeln till rapporten. Hon var på NASAs Kepler Planet. Spelade en ledande roll i sökuppgiften. "Ärligt talat, jag hörde ingenting. Jag kan inte vänta med att vänta."
I sin rapport på torsdagen listade högskolan tre övergripande vetenskapliga mål för de kommande tio åren: sökandet efter beboeliga planeter och liv; studiet av svarta hål och neutronstjärnor, som är orsakerna till de mest våldsamma händelserna i naturen; och utvecklingen av galaxer. Tillväxt och evolution.
Rapporten säger: "De närmaste decennierna kommer att sätta mänskligheten på en väg för att avgöra om vi är ensamma." "Livet på jorden kan vara resultatet av en gemensam process, eller det kan kräva en serie ovanliga miljöer som vi är den enda varelsen i galaxen och till och med universum. Alla svar är djupgående."
Idén med projektet Very Large Telescope är ambitiös eftersom det involverar en blandning av två konkurrerande teleskopprojekt, nämligen det 30 meter långa teleskopet som planeras för toppen av Mauna Kea på Hawaii eller Kanarieöarna i Spanien, och det pågående jätteteleskopet Magellan. I Chile.
Båda teleskopen är ett enormt internationellt samarbete och drömprodukten att samla in pengar och rekrytera partners under de senaste tio åren. Volymen på dessa två teleskop är ungefär tre gånger större än något teleskop på jorden, och förmågan att identifiera svaga och avlägsna stjärnor i universum är 100 gånger dess storlek. Genom att arbeta tillsammans kan de lösa djupt rotade frågor om universum. Men inget av projekten har samlat in tillräckligt med medel, mer än 2 miljarder dollar som behövs för att uppnå sina mål.
Om dessa teleskop inte kan byggas kommer Europa att överlåta sitt ledarskap inom markastronomi till Europa, som bygger ett 39-meters teleskop i Chileos Atacamaöknen - European Very Large Telescope - som förväntas börja fungera 2027. Vissa astronomer har jämfört annulleringen av 1993 års American Superconducting Supercollider-projekt, som anförtrodde framtiden för partikelfysik till CERN och Large Hadron Collider i Genève.
Om National Science Foundation investerar i färdigställandet av dessa två teleskop kommer det att få en stor mängd observationstid, som kommer att tilldelas amerikanska astronomer.
Dr. Harrison sa: "Dessa två teleskop är placerade på motsatta halvklot och har helt olika design. De är mycket lämpliga för kompletterande studier av universum.” "Det är otänkbart att föreställa sig att USA inte kommer att kunna få det."
Stora utmaningar väntar oss. Det gigantiska Magellan-teamet har brutit mark i Chile, men framstegen för 30-metersteleskopet har hindrats av protester och blockader från infödda Hawaiianer och andra grupper. En alternativ plats har utsetts i La Palma, Kanarieöarna.
Med tanke på den nuvarande tonvikten på infrastruktur och den ständigt ökande vetenskapliga budgeten, hoppas astronomer att stjärnorna kommer i linje med deras djärva vision. Men de har besvärats av historien om kostnadsöverskridanden. Det mest anmärkningsvärda är rymdteleskopet James Webb. Efter år av förseningar kommer teleskopet äntligen att lanseras i december med ett slutpris på 10 miljarder USD.
"Allt detta är höljt i JWST - hela planen kommer att baseras på dess framgång", säger Michael Turner, en kosmolog och tioårig undersökningsveteran som nu arbetar på Kavli Foundation i Los Angeles. "Håller tummarna."
Missa aldrig solförmörkelser, meteorskurar, raketuppskjutningar eller andra astronomiska händelser och rymdhändelser bortom denna värld.
Posttid: 15 november 2021
