Rossi X-ray Timing Explorer afslutter missionen efter at have lyttet til universet

Den 1. maj, NASAs Rossi X-ray Timing Explorer-rumfartøj kom ind igen og brændte op i Jordens atmosfære. Selvom det ikke er så kendt for offentligheden som Hubble og Chandra, RXTE er blandt NASAs mest succesrige astrofysiske missioner. I de sidste 16 år har "RXTE" kontinuerligt "lyttet" til strømmene af røntgenstråling fra sorte huller, neutronstjerner og pulsarer.

Pulsarer undersøger stofets fysik under de mest ekstreme forhold, besvare spørgsmål, der ikke er tilgængelige i jordbundne laboratorier. Sammen med sorte huller, neutronstjerner er ansvarlige for at injicere størstedelen af ​​ioniserende stråling-røntgenstråler og gammastråler-i det interstellare medium, og deres fødsels- og dødshændelser producerer størstedelen af ​​grundstofferne tungere end jern. Den overraskende konklusion er, at de former de betingelser, der er nødvendige for, at liv kan opstå i kosmos.

Mens nogle teleskoper ser på de synlige bølgelængder, som stjerner udsender, RXTE finpudset specifikt på røntgenstråler. Sammenlignet med den relativt uforanderlige nattehimmel, vi ser med vores øjne, røntgenuniverset er dynamisk og fyldt med bursts, pulsationer og blusser. Denne stråling kommer fra, at stof bliver opvarmet til millioner af grader, når det bliver opslugt af "zombie -stjerner".

Langt fra at være super-sjælden, vores egen galakse indeholder sandsynligvis millioner af disse degenererede stjernemindninger, efterladt sig efter at massive stjerner eksploderede under en supernova. De fleste sådanne zombie -stjerner er usynlige, men RXTE kunne høre "lyden" af dem gumle på nærliggende stjerner!

Du kender muligvis den velkendte kliklyd fra en Geiger -tæller fra tv- og filmafbildninger af forskere, der arbejder med radioaktive materialer. Tilsvarende RXTE var som en kæmpe Geiger -tæller, størrelsen på en SUV, fyldt med Xenon -gas og et net af højspændingselektroder. Hver individuel røntgenfoton, der passerede gennem gassen, genererede en lille spændingspuls, der registrerede sig på følsom elektronik og registrerede dens præcise ankomst.

Brug af computerkoder baseret på den samme matematik, der bruges af spektrumanalysatoren i et musikoptagelsesstudie, astrofysikere som mig og mine studerende på UMass Lowell scanner strømmen af ​​indkommende fotoner efter mønstre. Derefter bruger vi fysik til at fortolke mønstrene meget som en kardiolog tolker et EKG -spor. Vi kan afsløre, hvad der foregår, når materie falder i sorte huller, eller som den hvirvler rundt om en neutronstjerne - de tætteste og mest magnetiske objekter i universet.

RXTE opdagede mange pulsarer-neutronstjerner, der producerer røntgenstråler på lignende måde som aurorerne på Jorden, men ved langt højere energier. Pulsarens magnetfelt (en billion gange stærkere end Jordens felt) fanger stjernevind, en strøm af energiske partikler fra en nabostjerne, ligesom solvinden fanges af Jorden. Pulsarens magnetfelt accelererer derefter disse partikler mod sine poler, hvor de styrter sammen og frigiver deres energi, belyser polarområderne som auroras.

RXTE er død, men astrofysikere undersøger neutronstjerners og sorte hullers grundlæggende fysik gennem sit enorme dataarkiv. Vi analyserer pulsars signaler, og støjen fra sorte huller, ved hjælp af en kombination af matematik, der inkluderer Einsteins generelle relativitet, og elektromagnetisme. Vi bygger derefter computermodeller, der forsøger fysisk at kortlægge deres røntgen "nordlys".

Da jeg var studerende tilbage i slutningen af ​​1990'erne, vi pegede RXTE på en nærliggende galakse, den lille magellanske sky, i håb om at opdage, hvor mange pulsarer, der fandtes uden for vores egen galakse. Vi var forbløffet over at finde tre pulserende på samme tid. Vores rekord blev til syv samtidigt aktive pulsarer, til sidst nåede i alt mere end 50 i den lille galakse.

I dag er andre rumfartøjer, herunder Chandra, Swift og XMM-Newton, billede røntgenhimlen, men de kan ikke levere disse røntgen-ører i hele himlen. Vi arbejder hårdt på en ny mission kaldet STROBE-X til lancering i 2020'erne, der igen vil lade os høre musikken.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.