O nouă misiune cu o rachetă sonoră se îndreaptă spre spațiu pentru a înțelege cum exploziile stelelor aflate la finalul perioadei active pun bazele unor noi sisteme stelare. Noua misiune constă în lansarea unei rachete prevăzută cu un instrument spectroscopic cu ultraviolete cu câmp integral, sau INFUSE. Racheta a fost lansată de la baza din White Sands Range din New Mexico pe 29 octombrie 2023, la 21:35. MDT.
Bucla Cygnus este formată din resturile unei stele care a fost cândva de 20 de ori mai mare decât Soarele nostru. Cu aproximativ 20.000 de ani în urmă, acea stea s-a prăbușit sub propria sa gravitație și a erupt formând o supernova. Chiar și de la 2.600 de ani lumină distanță, astronomii estimează că emisia exploziei ar fi fost suficient de strălucitoare pentru a fi văzută de pe Pământ în timpul zilei.
Supernovele au parte de un ciclu de viață mare. Metalele grele forjate în miezul stelei sunt pulverizate în norii de praf și gaz din jur. Supernovele sunt sursa tuturor elementelor chimice mai grele decât fierul din universul nostru, inclusiv a celor care formează propriul nostru corp. Din norii agitați și elementele stelare rămase în urma lor, gazele și praful din supernove se adună treptat pentru a forma planete, stele și noi sisteme stelare.
„Supernovele precum cea care a creat bucla Cygnus au un impact uriaș asupra modului în care se formează galaxiile”, a spus Brian Fleming, profesor de cercetare la Universitatea din Colorado Boulder și cercetător principal în cadrul misiunii INFUSE.
Cygnus Loop oferă o perspectivă rară a unei explozii de supernovă încă în desfășurare. Având deja peste 120 de ani lumină, norul masiv se extinde și astăzi cu aproximativ 930.000 de mile pe oră (aproximativ 1,5 milioane de kilometri pe oră).
Ceea ce telescoapele noastre captează din bucla Cygnus nu este explozia supernovei în sine. În schimb, vedem praful și gazul supraîncălzit de frontul de șoc, care strălucește pe măsură ce se răcește.
„INFUSE va observa modul în care supernova aruncă energie în Calea Lactee prin captarea luminii emise exact în momentul în care valul de explozie se prăbușește în buzunarele de gaz rece care plutesc în jurul galaxiei”, a menționat Fleming.
Pentru a vedea acel front de șoc la marginea sa sfârâitoare, Fleming și echipa sa au dezvoltat un telescop care măsoară lumina ultravioletă îndepărtată – un fel de lumină care are prea multă energie pentru ca ochii noștri să o vadă. Această lumină dezvăluie gaz la temperaturi cuprinse între 90.000 și 540.000 de grade Fahrenheit (aproximativ 50.000 până la 300.000 de grade Celsius) care încă sfârâie după impact.
INFUSE este un spectrograf de câmp integral, primul instrument de acest gen care zboară în spațiu. Instrumentul combină punctele forte a două moduri de a studia lumina: imagistica și spectroscopie. Telescoapele tipice au camere care excelează la crearea de imagini – care arată de unde vine lumina, dezvăluind cu fidelitate aranjamentul său spațial. Dar telescoapele nu separă lumina în lungimi de undă sau „culori” diferite – în schimb, toate lungimile de undă diferite se suprapun în imaginea rezultată.
Spectroscopia, pe de altă parte, preia un singur fascicul de lumină și îl separă în lungimile de undă componente ale spectrului său, la fel cum o prismă separă lumina într-un curcubeu. Această procedură dezvăluie tot felul de informații despre: din ce este alcătuită sursa de lumină, temperatura acesteia și modul în care se mișcă. Dar spectroscopia poate privi doar o singură fărâmă de lumină la un moment dat. Este ca și cum ai privi cerul nopții printr-o gaură îngustă.
Instrumentul INFUSE captează o imagine și apoi o „feliază”, aliniind feliile într-o „gaură a cheii” uriașă. Spectrometrul poate apoi să separe fiecare dintre felii în spectrul său. Aceste date pot fi reasamblate într-o imagine tridimensională pe care oamenii de știință o numesc „cub de date” – ca un teanc de imagini în care fiecare strat dezvăluie o anumită lungime de undă a luminii.
Folosind datele de la INFUSE, Fleming și echipa sa nu vor identifica doar elemente specifice și temperaturile acestora, dar vor vedea și unde se află acele elemente diferite de-a lungul frontului de șoc.
„Este un proiect foarte interesant la care să faci parte.Cu aceste măsurători, primele de acest fel, vom înțelege mai bine cum aceste elemente din supernovă se amestecă cu mediul din jurul lor. Este un pas mare către înțelegerea modului în care materialul din supernove devine parte din planete precum Pământul și chiar din oameni ca noi”, a spus doctorandul Emily Witt.
Pentru a ajunge în spațiu, sarcina utilă INFUSE va zbura la bordul unei rachete de sondare. Aceste rachete agile, fără echipaj, se lansează în spațiu pentru câteva minute de colectare a datelor înainte de a cădea înapoi la sol. Sarcina utilă INFUSE va zbura la bordul unei rachete de sondare Black Brant 9 în două etape, urmărind o altitudine de vârf de aproximativ 150 de mile (240 de kilometri), unde își va face observațiile, înainte de a se parașuta înapoi la sol pentru a fi recuperată. Echipa speră să actualizeze instrumentul și să se lanseze din nou. De fapt, părți ale rachetei INFUSE sunt ele însele reutilizate din misiunea DEUCE, care a fost lansată din Australia în 2022.
Programul de rachete de sondaj al NASA este desfășurat la instalația de zbor Wallops a agenției de la Wallops Island, Virginia, care este gestionată de Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland. Divizia de Heliofizică a NASA gestionează programul de rachete de sondare pentru agenție. Dezvoltarea sarcinii utile INFUSE a fost susținută de Divizia de Astrofizică a NASA.
Autor: Corina Gheorghe
Foto: CU Boulder LASP/Brian Fleming/ESA/Hubble & NASA, Z. Levay
