NASAs nye minisatellit vil studere Milky Ways glorie

Astronomer bliver ved med at komme til kort, når de undersøger "normalt" stof, det materiale, der udgør galakser, stjerner og planeter. En ny NASA-sponsoreret CubeSat-mission kaldet HaloSat, indsat fra den internationale rumstation den 13. juli, vil hjælpe forskere med at søge efter universets manglende stof ved at studere røntgenstråler fra varm gas omkring vores Mælkevejs galakse.

Den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB) er det ældste lys i universet, stråling fra da den var 400, 000 år gammel. Beregninger baseret på CMB -observationer indikerer, at universet indeholder:5 procent protoner af normalt stof, neutroner og andre subatomære partikler; 25 procent mørkt stof, et stof, der forbliver ukendt; og 70 procent mørk energi, et undertryk, der fremskynder universets ekspansion.

Da universet ekspanderede og afkøledes, normalt stof samles i gas, støv, planeter, stjerner og galakser. Men når astronomer opgør de anslåede masser af disse objekter, de tegner sig kun for omkring halvdelen af ​​det, kosmologer siger, skulle være til stede.

"Vi burde have alt det i dag, som vi havde dengang, da universet var 400, 000 år gammel, "sagde Philip Kaaret, HaloSats hovedforsker ved University of Iowa (UI), som leder missionen. "Hvor blev det af? Svaret på det spørgsmål kan hjælpe os med at lære, hvordan vi kom fra CMB's ensartede tilstand til de store strukturer, vi ser i dag."

Forskere tror, ​​at det manglende stof kan være i varm gas placeret enten i rummet mellem galakser eller i galaktiske glorier, udvidede komponenter omkring de enkelte galakser.

HaloSat vil undersøge gas i Mælkevejens glorie, der kører omkring 2 millioner grader Celsius (3,6 millioner grader Fahrenheit). Ved så høje temperaturer, ilt kaster de fleste af sine otte elektroner og producerer de røntgenstråler, HaloSat vil måle.

Andre røntgenteleskoper, ligesom NASAs neutronstjerne Interior Composition Explorer og Chandra X-ray Observatory, studere individuelle kilder ved at se på små pletter på himlen. HaloSat vil se på hele himlen, 100 kvadratgrader ad gangen, som vil hjælpe med at afgøre, om den diffuse galaktiske glorie mere er formet som et spejlæg eller en kugle.

"Hvis du tænker på den galaktiske glorie i modellen med spejlæg, det vil have en anden fordeling af lysstyrke, når du ser lige op af det fra Jorden, end når du ser på bredere vinkler, "sagde Keith Jahoda, en HaloSat-medforsker og astrofysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Hvis det er i en kvasi-sfærisk form, sammenlignet med galaksenes dimensioner, så forventer du, at det vil være næsten den samme lysstyrke i alle retninger. "

Haloens form bestemmer dens masse, som vil hjælpe forskere med at forstå, om universets manglende stof er i galaktiske glorier eller andre steder.

HaloSat vil være den første astrofysiske mission, der minimerer virkningerne af røntgenstråler produceret af solvindvindladningsudveksling. Denne emission opstår, når solvinden, en udstrømning af stærkt ladede partikler fra solen, interagerer med uladede atomer som dem i Jordens atmosfære. Solvindpartiklerne griber elektroner fra de uladede atomer og udsender røntgenstråler. Disse emissioner udviser et spektrum, der ligner det, forskere forventer at se fra den galaktiske glorie.

"Hver observation, vi foretager, har denne solvindemission i en eller anden grad, men det varierer med tid og solvindforhold, "sagde Kip Kuntz, en HaloSat-medforsker ved Johns Hopkins University i Baltimore. "Variationerne er så svære at beregne, at mange mennesker bare nævner det og ignorerer det i deres observationer."

For at minimere disse solvindrøntgenstråler, HaloSat vil indsamle de fleste af sine data i løbet af 45 minutter om natten halvdelen af ​​sin 90-minutters bane omkring Jorden. På dagtimerne, satellitten vil genoplade ved hjælp af sine solpaneler og overføre data til NASAs Wallops Flight Facility i Virginia, som videresender dataene til missionens operationelle kontrolcenter ved Blue Canyon Technologies i Boulder, Colorado.

"HaloSat har været en vidunderlig mulighed for at få fat i et instrument, arbejde med forviklingerne ved noget, der går ud i rummet, og planlægge alle de problemer, der følger med det, hvilket er meget sjovt, "sagde Daniel LaRocca, en UI -kandidatstuderende på missionsteamet.

HaloSat måler 4 x 8 x 12 centimeter (ca. 10 x 20 x 30 centimeter) og vejer cirka 12 kilo. Det er den første videnskabsfokuserede astrofysik CubeSat-mission, men en CubeSat kaldet Arcsecond Space Telescope Enabling Research in Astrophysics (ASTERIA), ledet af NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, lanceret i 2017 for at demonstrere astrofysik -teknologi. CubeSat -missioner tager normalt omkring tre år at udvikle gennem lancering og start af dataindsamling, den optimale tid for bachelor- eller kandidatstuderende at blive involveret fra start til slut.

"HaloSat has definitely shaped how I see my future playing out, " said Hannah Gulick, a UI undergraduate working on the mission. "I hope to be an astrophysicist who builds instruments and then uses the observations from those instruments to make my own discoveries."

HaloSat is a NASA CubeSat mission led by the University of Iowa in Iowa City. Additional partners include NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, NASA's Wallops Flight Facility on Wallops Island, Virginia, Blue Canyon Technologies in Boulder, Colorado, Johns Hopkins University in Baltimore and with important contributions from partners in France. HaloSat was selected through NASA's CubeSat Launch Initiative as part of the 23rd installment of the Educational Launch of Nanosatellites missions.