NASA ogłosiła opracowanie obserwatorium kosmicznego, aby dać astronomom nowy sposób oglądania promieni X z egzotycznych obiektów, takich jak czarne dziury, gwiazdy neutronowe i supernowe. Misja, nazywana małym eksploratorem grawitacji i ekstremalnego magnetyzmu (GEMS), jest częścią serii Small Explorer (SMEX) NASA, opłacalnych i wysoce produktywnych satelitów zajmujących się nauką kosmiczną, i będzie pierwszym satelitą mierzącym polaryzację promieni rentgenowskich źródła poza Układem Słonecznym.
Polaryzacja jest kierunkiem drgającego pola elektrycznego w fali elektromagnetycznej. Codziennym przykładem polaryzacji jest działanie tłumiące niektórych rodzajów okularów przeciwsłonecznych, które przepuszczają światło, które wibruje w jednym kierunku, jednocześnie blokując resztę. Astronomowie często mierzą polaryzację fal radiowych i światła widzialnego, aby uzyskać wgląd w fizykę gwiazd, mgławic i ośrodka międzygwiezdnego, ale każdy z nich dokonał niewielu pomiarów spolaryzowanych promieni rentgenowskich ze źródeł kosmicznych.
„Do tej pory astronomowie mierzyli polaryzację rentgenowską tylko jednego obiektu poza Układem Słonecznym - słynnej Mgławicy Kraba, świecącej chmury, która oznacza miejsce wybuchu gwiazdy”, powiedział Jean Swank, astrofizyk z Goddard i dyrektor GEMS badacz. „Oczekujemy, że GEMS wykryje dziesiątki źródeł i naprawdę otworzy tę nową granicę.”
Czarne dziury będą wysoko na liście obiektów do obserwacji przez GEMS. Ekstremalne pole grawitacyjne w pobliżu wirującej czarnej dziury nie tylko wygina ścieżki promieni rentgenowskich, ale także zmienia kierunki ich pól elektrycznych. Pomiary polaryzacji mogą ujawnić obecność czarnej dziury i dostarczyć astronomom informacji na temat jej obrotu. Szybko poruszające się elektrony emitują spolaryzowane promieniowanie rentgenowskie podczas spirali przez intensywne pola magnetyczne, zapewniając GEMS środki do eksploracji innego aspektu ekstremalnych środowisk.
„Dzięki tym efektom GEMS może sondować skale przestrzenne znacznie mniejsze niż jakikolwiek teleskop może zobrazować”, powiedział Swank. Spolaryzowane promienie rentgenowskie niosą informacje o strukturze źródeł kosmicznych, które nie są dostępne w żaden inny sposób.
„GEMS będzie około 100 razy bardziej wrażliwy na polaryzację niż jakiekolwiek poprzednie obserwatorium rentgenowskie, dlatego spodziewamy się wielu nowych odkryć” - powiedziała Sandra Cauffman, kierownik projektu GEMS i zastępca dyrektora ds. Projektów lotniczych w Goddard.
Niektóre z podstawowych pytań, na które naukowcy mają nadzieję odpowiedzieć GEMS, obejmują: Gdzie energia uwalniana jest w pobliżu czarnych dziur? Skąd pochodzą emisje rentgenowskie pulsarów i gwiazd neutronowych? Jaka jest struktura pól magnetycznych w pozostałościach po supernowych?
GEMS będzie miał innowacyjne detektory, które skutecznie mierzą polaryzację rentgenowską. Za pomocą trzech teleskopów GEMS wykryje promieniowanie rentgenowskie o energii od 2000 do 10 000 elektronowoltów. (Dla porównania, światło widzialne ma energię między 2 a 3 woltami elektronowymi.) Optyka teleskopu będzie oparta na cienkich foliach zwierciadeł rentgenowskich opracowanych w Goddard i już sprawdzonych we wspólnej Japonii / USA. Obserwatorium orbitalne Suzaku.
GEMS wystartuje nie wcześniej niż w 2014 r. W ramach misji trwającej do dwóch lat. Oczekuje się, że GEMS będzie kosztował 105 milionów USD, z wyłączeniem pojazdu startowego.
Orbital Sciences Corporation w Dulles w stanie Wirginia będzie zapewniać operacje związane z autobusami i misjami kosmicznymi. ATK Space w Goleta w Kalifornii zbuduje 4-metrowy wysuwany wysięgnik, który ustawi lustra rentgenowskie w odpowiedniej odległości od detektorów, gdy GEMS osiągnie orbitę. Ames Research Center NASA w Moffett Field w Kalifornii będzie partnerem naukowym, dostarczy oprogramowanie do przetwarzania danych naukowych i pomoże śledzić rozwój statku kosmicznego.
Źródło: NASA Goddard
Zobacz także Proponowana misja, która może badać czasoprzestrzeń wokół czarnych dziur
