Vera C. Rubin-observatoriet, tidigare Large Synoptic Survey Telescope (LSST), kommer att starta sin verksamhet någon gång nästa år. Vill inte låta en perfekt förkortning gå till spillo, dess första kampanj kommer att kallas Legacy Survey of Space and Time (LSST). Denna 10-åriga undersökning kommer att studera allt från mörk materia och mörk energi till bildningen av Vintergatan och små objekt i solsystemet.

Enligt en ny studie av Amir Siraj och Prof. Abraham Loeb vid Harvard University, en annan fördel med denna undersökning kommer att vara upptäckten av interstellära objekt som regelbundet kommer in i solsystemet. Dessa resultat, i kombination med fysiska karakteriseringar av föremålen, kommer att lära oss mycket om planetsystemens ursprung och natur (och skulle teoretiskt kunna hjälpa oss att upptäcka en främmande sond eller två).

När 'Oumuamua flög förbi jorden i oktober 2017, det blev det första interstellära objekt som någonsin observerats av astronomer. Nu, år efter denna betydelsefulla händelse, forskare diskuterar fortfarande vad det kunde ha varit - nya teorier tyder på att det kan vara ett mörkt väteisberg eller en interstellär "dammkanin". Men den kanske mest spännande möjligheten var den som föreslogs av professor Loeb själv.

I en studie från 2018 som dök upp i The Astrophysical Journal – med titeln "Kan solstrålningstryck förklara 'Oumuamuas speciella acceleration?" — Dr. Shmuel Baily och Prof. Loeb föreslog att det interstellära objektet faktiskt kan vara en interstellär rymdfarkost. Detta baserades delvis på spektra erhållna från 'Oumuamua, och hur den på mystiskt sätt accelererade på väg ut ur solsystemet.

Oavsett om 'Oumuamua var en utomjordisk sond eller inte, Baily och Loeb hävdade att åtminstone, den representerade en ny klass av föremål som astronomer aldrig tidigare har sett. I september 2019, ett andra interstellärt objekt (2I/Borisov) sågs passera genom solsystemet. Även om den här helt klart var en komet, det hjälpte till att illustrera att interstellära objekt regelbundet besöker solsystemet (och vissa stannar till och med).

Ett observatorium som Vera C. Rubin, därför, ger en stor möjlighet att lära sig mer om interstellära objekt och de processer som leder till bildandet och naturen av stjärnsystem. För en sak, genom att studera objekt i solsystemet, det skulle potentiellt kunna multiplicera antalet objekt vi måste studera. Som professor Loeb sa till Universe Today via e-post:

'Oumuamua och Borisov var de två första interstellära objekten som bekräftades i solsystemet. Vera C. Rubin Observatory himmelundersökning som kommer att starta om ett par år, kallad Legacy Survey of Space of Time (LSST), kunde hitta ett nytt interstellärt objekt varje månad om de befolkar slumpmässiga banor. Vår uppsats tar upp frågan om vad som kan läras av statistik över interstellära objekt med stort antal.

LSST kommer att förlita sig på Rubin Observatorys Simonyi Survey Telescope (SST), en stor bländare, brett fält, markbaserat teleskop för att övervaka den södra himlen i de optiska banden som sträcker sig från 320 till 1050 nm (från nära-ultraviolett till infrarött). Dess tre stora speglar kommer att aktivt kontrolleras för att korrigera för atmosfäriska förvrängningar och bilder kommer att tas med en 3, 200 megapixel digitalkamera.

Mellan dess tekniska kapacitet och de åtta vetenskapliga samarbeten som kommer att förlita sig på dess data, Vera C. Rubin förväntas ge värdefull vetenskaplig avkastning. Dessa inkluderar mätning av expansionshastigheten för att bestämma påverkan av mörk energi och mörk materia, kartlägga Vintergatan, upptäcka övergående händelser som novaer, supernovor, gammastrålning och andra fenomen.

Det kommer också att göra det möjligt för astronomer att öka antalet små objekt som är katalogiserade i solsystemet – som asteroider och Kuiperbältsobjekt (KBO) – med en faktor på 10 till 100. Kombinerat med exakta modeller som förutsäger den hastighet med vilken interstellära objekt kommer att resa när de når solsystemet, Siraj och Loeb visar hur LSST kan multiplicera antalet kända interstellära objekt i solsystemet.

"Vera C Rubin Observatory kommer att observera himlen på både oöverträffat djup och kadens, " Siraj berättade för Universe Today (även via e-post). "Som ett resultat, den är redo att avsevärt förbättra vår förståelse av små kroppar i solsystemet, inklusive interstellära objekt."

Som de anger i sin studie, hastigheten med vilken objekt kastas ut från sina respektive system (vilket är jämförbart med deras omloppshastigheter innan de "sparkades") är avgörande för att förstå var i systemet de har sitt ursprung. Till exempel, föremål i de yttre delarna skulle lätt kastas ut på grund av en passerande stjärna och skulle ha låga utstötningshastigheter som ett resultat. Dessa kommer sannolikt också att vara den vanligaste typen av interstellära objekt som ett resultat.

Liknande, gravitationsinteraktioner med planeter nära eller inom en stjärnas beboeliga zon (HZ) som resulterade i utstötningar skulle resultera i massor av planetesimaler som färdades med höga hastigheter. Dessa hastigheter skulle överensstämma med objektens omloppshastighet inom deras stjärnas HZ, och skulle därför berätta en hel del för forskare om mekaniken som fungerar i det systemet. Som Loeb förklarade, de övervägde allt detta när de gjorde sina beräkningar:

"Vi övervägde utstötning av interstellära objekt i slumpmässiga riktningar i förhållande till hastigheten hos deras värdstjärnor och beräknade den resulterande fördelningen av hastigheter när de kommer in i solsystemet, med hänsyn till solens speciella hastighet i förhållande till stjärnorna i dess närområde."

"Eftersom interstellära objekt produceras i planetsystem runt andra stjärnor, vi antog stjärnornas kinematik plus en extra hastighetskomponent som står för utstötningshastigheten för objektet i förhållande till stjärnan, " tillade Siraj.

Vad de fann var att den typiska utstötningshastigheten för ett föremål kunde härledas från dess hastighet när det väl anlände till solsystemet och riktningen för dess ankomst. I det här avseendet, deras hastighet skulle fungera som en indikator på hur nära de var sina stjärnor när de bildades och när de kastades ut. Eller som Siraj sammanfattade:

"Vi fann att fördelningen av hastigheter med vilka interstellära objekt färdas och riktningarna från vilka de härstammar kommer att koda information om den "spark" som interstellära objekt får när de lämnar sin moderstjärna. Denna "spark"-hastighet återspeglar regionen i planeten. [skiva] från vilken föremålet härstammar, ger insikter om hur planetsystembildning fungerar, och hur interstellära objekt skapas."

Till exempel, om de har sitt ursprung i utkanten, som Oorts moln i solsystemet, deras kickhastighet skulle vara försumbar. Å andra sidan, om de har sitt ursprung i ett systems HZ, hastigheten kan överstiga intervallet för stjärnhastigheter i deras solområde (tiotals km/s). Att känna till deras födelseort, därför, skulle kunna ge viktiga ledtrådar om de processer som skapade dem såväl som deras natur.

I förlängningen, studiet av dessa objekt kommer att ge värdefull insikt i de processer genom vilka asteroider, kometer och planeter bildas i stjärnsystem. Och om några av dessa objekt faktiskt är interstellära rymdsonder som utforskar universum, som Dr Baily och Prof. Loeb har föreslagit, då är möjligheterna ännu djupare.

"Föremål av intresse för SETI-sökningar skulle potentiellt kunna urskiljas av ovanliga hastigheter och ursprungsriktningar, " sa Siraj. Kombinerat med Vera C. Rubins förmåga att ge snabba meddelanden om en upptäcktshändelse (vilket kommer att underlätta uppföljningsobservationer avsevärt), astronomer skulle kunna se dessa objekt komma långt innan de passerar nära vår sol eller flyger förbi jorden.

"Om konstiga föremål som 'Oumuamua producerades av tekniska civilisationer, då kan de representera ett 'meddelande i en flaska, '" tillade Loeb. Denna möjlighet är något som prof. Loeb diskuterar mycket detaljerat i sin kommande bok, med titeln "Extraterrestrial:The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth" – planerad att publiceras den 26 januari, 2021.

Siraj och Loebs rekommendation är ett bra exempel på hur framsteg inom ett område av astronomi kan ge positiva resultat inom ett annat. Genom att använda nästa generations instrument och observatorier för att katalogisera fler stjärnor, fler planeter och fler föremål, astronomer kommer att ha fler exempel på vad som är möjligt i universum. Studiet av dessa föremål kommer också att berätta en hel del om den fysik och mekanik som styr det.

Och om det inte är för mycket att hoppas på, kanske en interstellär sond eller två kommer att hittas i processen. Med tanke på vad vi skickade ut med Pioneer Plaques och Voyager Records, det ska bli intressant att se vad ett meddelande från en utomjordisk art kommer att ha att säga! Mina pengar är på "Svara inte!"