NASA har annonceret udviklingen af et rumbaseret observatorium for at give astronomer en ny måde at se røntgenstråler fra eksotiske objekter som sorte huller, neutronstjerner og supernovaer. Missionen kaldes Gravity and Extreme Magnetism Small Explorer (GEMS) og er en del af NASAs Small Explorer (SMEX) -serie af omkostningseffektive og meget produktive rumvidenskabelige satellitter og vil være den første satellit til at måle polarisationen af røntgenstråler kilder ud over solsystemet.
Polarisering er retningen for det vibrerende elektriske felt i en elektromagnetisk bølge. Et dagligdags eksempel på polarisering er den dæmpende virkning af nogle typer solbriller, der passerer lys, der vibrerer i en retning, mens de blokerer for resten. Astronomer måler ofte polarisationen af radiobølger og synligt lys for at få indsigt i fysikken i stjerner, nebler og det interstellære medium, men der er kun få målinger foretaget af polariserede røntgenstråler fra kosmiske kilder.
”Hidtil har astronomer målt røntgenpolarisering fra kun en enkelt genstand uden for solsystemet - den berømte Krabbe-tåge, den lysende sky, der markerer stedet for en eksploderet stjerne,” sagde Jean Swank, en Goddard-astrofysiker og GEMS-rektor investigator. ”Vi forventer, at GEMS vil opdage snesevis af kilder og virkelig åbne op for denne nye grænse.”
Sorte huller vil være højt på listen over objekter, som GEMS skal observere. Det ekstreme tyngdefelt nær et roterende sort hul bøjer ikke kun stierne af røntgenstråler, det ændrer også retningen på deres elektriske felter. Polarisationsmålinger kan afsløre tilstedeværelsen af et sort hul og give astronomer information om dets spin. Hurtigt bevægende elektroner udsender polariserede røntgenstråler, når de spiral gennem intense magnetiske felter, hvilket giver GEMS midler til at udforske et andet aspekt af ekstreme miljøer.
”Takket være disse effekter kan GEMS undersøge rumlige skalaer, der er langt mindre end noget teleskop muligvis kan forestille sig,” sagde Swank. Polariserede røntgenbilleder bærer information om strukturen af kosmiske kilder, der ikke er tilgængelig på nogen anden måde.
”GEMS vil være omkring 100 gange mere følsom over for polarisering end noget tidligere røntgenobservatorium, så vi forventer mange nye opdagelser,” sagde Sandra Cauffman, GEMS-projektleder og assisterende direktør for flyprojekter på Goddard.
Nogle af de grundlæggende spørgsmål, som videnskabsmænd håber, at GEMS vil besvare inkluderer: Hvor frigives energien i nærheden af sorte huller? Hvor stammer røntgenemissionerne fra pulsarer og neutronstjerner? Hvad er strukturen af magnetfelterne i supernovarester?
GEMS vil have innovative detektorer, der effektivt måler røntgenpolarisering. Ved hjælp af tre teleskoper vil GEMS detektere røntgenstråler med energier mellem 2.000 og 10.000 elektron volt. (Til sammenligning har synligt lys energier mellem 2 og 3 elektron volt.) Teleskopoptikken vil være baseret på tynde folie røntgenspejle udviklet ved Goddard og allerede bevist i det fælles Japan / U.S.A. Suzaku orbital observatorium.
GEMS lancerer ikke tidligere end 2014 på en mission, der varer op til to år. GEMS forventes at koste 105 millioner dollars ekskl. Lanceringskøretøj.
Orbital Sciences Corporation i Dulles, Va., Vil levere rumfartøjsbusser og -missionoperationer. ATK Space i Goleta, Californien, vil opbygge en 4 meter lang, drejelig bom, der placerer røntgen-spejle i den rette afstand fra detektorerne, når GEMS når bane. NASAs Ames Research Center i Moffett Field, Californien, vil samarbejde med videnskaben, levere videnskabelig databehandlingssoftware og hjælpe med at spore rumfartøjets udvikling.
Kilde: NASA Goddard
Se også Foreslået mission kunne studere rumtid omkring sorte huller
