Raket til at se solen med røntgensyn

Uden speciel instrumentering, Solen ser rolig og inaktiv ud. Men under den rolige facade er der utallige miniatureeksplosioner kaldet nanoflares.

Disse små, men intense udbrud opstår, når magnetfeltlinjer i solens atmosfære filtrer sig sammen og strækker sig, indtil de knækker som et gummibånd. Den energi, de frigiver, accelererer partikler til næsten lyshastighed, og ifølge nogle videnskabsmænd, opvarmer solatmosfæren til dens brændende millioner grader Fahrenheit temperatur.

Alt dette sker i lysfarver så ekstreme, at det menneskelige øje ikke kan se dem. Nanoflares er ikke synlige - i hvert fald ikke for det blotte øje.

At finde spor af nanoflares kræver røntgensyn, og forskere har arbejdet hårdt på at udvikle de bedste værktøjer til jobbet. Det seneste fremskridt i dette projekt er repræsenteret af NASA's Focusing Optics X-ray Solar Imager, eller FOXSI mission, snart at tage sit tredje fly fra White Sands Missile Range i White Sands, Ny mexico, tidligst 7. sept.

FOXSI er en klingende raketmission. Afledt af det nautiske udtryk "at lyde, "betyder at måle, klingende raketter foretager korte 15-minutters rejser over Jordens atmosfære for et kig ud i rummet, før de falder tilbage til jorden. Mindre, billigere og hurtigere at udvikle end store satellitmissioner, raketter med lyd giver forskerne mulighed for at teste deres nyeste ideer og instrumenter – og opnå hurtige resultater.

FOXSI vil rejse 190 miles op, over jordens atmosfæres skjold, at stirre direkte på Solen og søge efter nanoflammer ved hjælp af dens røntgensyn.

"FOXSI er det første instrument bygget specielt til at afbilde højenergi røntgenstråler fra Solen ved direkte at fokusere dem, " sagde Lindsay Glesener, rumfysiker ved University of Minnesota i Minneapolis og hovedefterforsker for missionen. "Andre instrumenter har gjort dette for andre astronomiske objekter, men FOXSI er indtil videre det eneste instrument til at optimere specielt til Solen."

Solen fortæller sin historie i lag af lys, som hver afslører, hvad der sker ved forskellige temperaturer. For eksempel, det sollys, som vores øjne kan se, er primært fra Solens fotosfære, hvilket er cirka 10, 000 grader Fahrenheit. Men der sker meget mere uden for grænserne for menneskesyn. røntgen lys, i særdeleshed, afslører processer, der opvarmer plasma til millioner af grader Fahrenheit, som de mest voldsomme eksplosioner i kernen af ​​nanoflammer.

Men højkvalitetsvisninger af røntgenstråler fra solen er ikke let. I modsætning til synligt lys, Røntgenstråler er svære at fokusere; de er stort set upåvirket af de linser og spejle, der bruges i konventionelle teleskoper. Tidligere røntgenmissioner måtte klare sig uden fokuseret lys.

"Tidligere brugte vi generelt klogt udvalgte masker til at blokere en del af de indkommende røntgenstråler, " sagde Säm Krucker, rumfysiker ved University of California, Berkeley, og hovedefterforsker for FOXSI's to tidligere flyvninger. "Dette resulterer ikke i billeder af meget høj kvalitet, men det gav os ikke desto mindre afgørende information om den mest energiske del af soludbrud."

For at fokusere røntgenstrålerne, FOXSI-holdet brugte ekstremt hårdt, glatte overflader vippet til en lille vinkel (mindre end en halv grad), der forsigtigt ville korral indkommende røntgenlys til et fokuspunkt.

"Takket være disse teleskoper kan vi nu lave fokuserede røntgenbilleder af vores sol," sagde Krucker. "Disse billeder har en meget forbedret billedkvalitet med en meget højere følsomhed."

Dette vil være FOXSIs tredje flyvning - dens første var i 2012, hvor den med succes så et lille soludbrud i gang, og det andet i 2014, da den opdagede det bedste bevis på tidspunktet for røntgenstråling fra nanoflammer. Den tredje mission følger op på denne opdagelse, men denne gang inkluderer det et nyt teleskop designet til at afbilde lavere energi, også såkaldte bløde røntgenstråler.

"Inkludering af det bløde røntgenteleskop giver os mere præcise temperaturer, sagde Glesener, giver holdet mulighed for at se nanoflare-signaturer, som ville blive savnet med de hårde røntgenteleskoper alene. Ud over, der er foretaget adskillige andre præstationsforbedringer for at producere mere nøjagtige, billeder i højere opløsning.

FOXSIs tredje flyvning vil også være den første ledet af Glesener, som var kandidatstuderende, og så projektlederen, for de to foregående flyvninger ledet af Krucker.

"Denne form for træning og projektarv er almindelig i lydende raketprogrammer, " sagde Glesener. "De er designet til at vokse og modne videnskabelige ledere såvel som hardware!"

FOXSI er et samarbejde mellem NASA og Japan Aerospace Exploration Agency, og har medforskere fra University of Minnesota; University of California i Berkeley; NASAs Goddard og Marshall rumflyvningscentre i Greenbelt, Maryland, og Huntsville, Alabama, henholdsvis; universitetet i Tokyo; Nagoya Universitet; Japans National Astronomical Observatory; og Tokyo University of Science. FOXSI er støttet gennem NASA's Sounding Rocket Program på agenturets Wallops Flight Facility i Virginia. NASA's Heliophysics Division administrerer raketprogrammet til sondering.