NASA roketi, yıldız oluşturan süpernovanın cızırtılı kenarını görecek

Patlayıcı yıldız ölümlerinin yeni yıldız sistemlerine nasıl zemin hazırladığını anlamak için yeni bir sondaj roketi uzaya gidiyor. İntegral Alan Ultraviyole Spektroskopik Deneyi veya INFUSE, sondaj roketi görevi, 29 Ekim 2023’te MDT saatiyle 21:35’te New Mexico’daki White Sands Füze Menzilinden fırlatılacak.

Her yıl birkaç ay boyunca, takımyıldız Kuğu (Latince “kuğu” anlamına gelir) kuzey yarımkürenin gece gökyüzünde hızla süzülür. Kanadının hemen üstünde, hem arka bahçedeki gökbilimciler hem de profesyonel bilim insanları için favori bir hedef var: Peçe Bulutsusu olarak da bilinen Kuğu Döngüsü.

Cygnus Loop, bir zamanlar Güneşimizin 20 katı büyüklüğünde olan bir yıldızın kalıntısıdır. Yaklaşık 20.000 yıl önce bu yıldız kendi yerçekimi altında çöktü ve bir süpernovaya dönüştü. Gökbilimciler, 2.600 ışıkyılı uzaklıktan bile ışık parıltısının gün boyunca Dünya’dan görülebilecek kadar parlak olacağını tahmin ediyor.

Süpernovalar büyük bir yaşam döngüsünün parçasıdır. Bir yıldızın çekirdeğinde oluşan ağır metalleri, çevredeki toz ve gaz bulutlarına püskürtürler. Kendi bedenlerimizi oluşturanlar da dahil, evrenimizdeki demirden ağır tüm kimyasal elementlerin kaynağıdırlar. Süpernovalardan gelen gazlar ve tozlar, arkalarında bıraktıkları çalkalanmış bulutlardan ve yıldız malzemelerinden yavaş yavaş bir araya gelerek gezegenleri, yıldızları ve yeni yıldız sistemlerini oluşturur.

Colorado Boulder Üniversitesi’nde araştırma profesörü ve INFUSE misyonunun baş araştırmacısı Brian Fleming, “Kuğu Döngüsünü yaratana benzer süpernovaların galaksilerin nasıl oluştuğu üzerinde büyük etkisi var” dedi.

Kuğu Döngüsü, halen devam eden bir süpernova patlamasına nadir bir bakış sunuyor. Zaten 120 ışık yılının üzerinde bir genişliğe sahip olan devasa bulut, bugün hâlâ saatte yaklaşık 930.000 mil (saatte yaklaşık 1,5 milyon kilometre) hızla genişlemeye devam ediyor.

Teleskoplarımızın Kuğu Döngüsünden yakaladığı şey süpernova patlamasının kendisi değil. Bunun yerine, soğudukça parıldayan şok cephesi tarafından aşırı ısınan toz ve gazı görüyoruz.

Fleming, “INFUSE, patlama dalgası galaksinin etrafında yüzen soğuk gaz ceplerine çarptığında yayılan ışığı yakalayarak süpernovanın Samanyolu’na nasıl enerji aktardığını gözlemleyecek” dedi.

Fleming ve ekibi, bu şok cephesini cızırtılı sınırında görmek için, gözlerimizin göremeyeceği kadar enerjik bir ışık türü olan uzak morötesi ışığı ölçen bir teleskop geliştirdi. Bu ışık, 90.000 ila 540.000 Fahrenheit derece (yaklaşık 50.000 ila 300.000 santigrat derece) arasındaki sıcaklıklardaki ve çarpışmadan sonra hala cızırdayan gazı ortaya çıkarıyor.

INFUSE, türünün uzaya uçan ilk aracı olan bir integral alan spektrografıdır. Cihaz, ışığı incelemenin iki yolunun güçlü yönlerini birleştiriyor: görüntüleme ve spektroskopi. Tipik teleskoplarınız, ışığın nereden geldiğini gösteren, uzaysal düzenlemesini aslına sadık bir şekilde ortaya koyan, görüntü oluşturmada mükemmel olan kameralara sahiptir. Ancak teleskoplar ışığı farklı dalga boylarına veya “renklere” ayırmaz; bunun yerine, ortaya çıkan görüntüde farklı dalga boylarının tümü birbiriyle örtüşür.

SpektroskopiÖte yandan, tıpkı bir prizmanın ışığı gökkuşağına ayırması gibi, tek bir ışık ışınını alır ve onu bileşen dalga boylarına veya spektrumuna ayırır. Bu işlem ışık kaynağının neyden yapıldığı, sıcaklığı, nasıl hareket ettiği hakkında her türlü bilgiyi ortaya çıkarır. Ancak spektroskopi aynı anda yalnızca tek bir ışık şeridine bakabilir. Gece gökyüzüne dar bir anahtar deliğinden bakmak gibi.

INFUSE cihazı bir görüntü yakalar ve ardından onu “dilimleyerek” dilimleri dev bir “anahtar deliği” halinde sıralar. Spektrometre daha sonra dilimlerin her birini kendi spektrumuna yayabilir. Bu veriler, bilim adamlarının “veri küpü” olarak adlandırdığı 3 boyutlu bir görüntü halinde yeniden birleştirilebilir; her katmanın belirli bir ışık dalga boyunu ortaya çıkardığı bir görüntü yığını gibi.

INFUSE’den elde edilen verileri kullanan Fleming ve ekibi, yalnızca belirli elementleri ve sıcaklıklarını tanımlamakla kalmayacak, aynı zamanda bu farklı elementlerin şok cephesi boyunca nerede bulunduğunu da görecekler.

Yine CU Boulder’da INFUSE’ın montajının ve testlerinin çoğunu yöneten ve veri analizine liderlik edecek olan baş yüksek lisans öğrencisi Emily Witt, “Parçası olmak çok heyecan verici bir proje” dedi. “Türünün ilk örneği olan bu ölçümlerle, süpernovadan gelen bu elementlerin etraflarındaki çevreyle nasıl karıştığını daha iyi anlayacağız. Bu, süpernovalardan gelen malzemenin nasıl Dünya gibi gezegenlerin ve hatta bizim gibi insanların bir parçası haline geldiğini anlama yolunda büyük bir adım.” ”

Uzaya ulaşmak için INFUSE yükü sondaj yapan bir roketle uçacak. Bu çevik, mürettebatsız roketler, yere düşmeden önce birkaç dakikalık veri toplamak için uzaya fırlatılıyor. INFUSE yükü, iki aşamalı bir Black Brant 9 sondaj roketiyle uçacak ve yaklaşık 150 mil (240 kilometre) zirve irtifasını hedefleyerek, kurtarılmak üzere yere paraşütle atlamadan önce gözlemlerini yapacak. Ekip, cihazı geliştirip tekrar başlatmayı umuyor. Aslında, INFUSE roketinin bazı kısımları DEUCE misyonundan yeniden tasarlandı. Avustralya’dan başlatıldı 2022’de.