یک موشک ناسا برای دیدن لبه ی درخشان یک ابرنواختر ستاره ساز

یک ماموریت موشک کاوشگر جدید به فضا می رود تا بفهمد چگونه مرگ ستاره های انفجاری پایه و اساس سیستم های ستاره ای جدید را می گذارد. آزمایش طیف‌سنجی ماوراء بنفش میدان انتگرال یا INFUSE، از محدوده موشکی White Sands در نیومکزیکو در 29 اکتبر 2023 ساعت 9:35 بعد از ظهر به وقت محلی MDT پرتاب می‌شود.

برای چندین ماه در هر سال، صورت فلکی Lebedus (به لاتین “قو”) از آسمان شب نیمکره شمالی عبور می کند. درست بالای بال آن هدف مورد علاقه اخترشناسان حیاط خلوت و دانشمندان حرفه ای است: حلقه ماکیان، همچنین به عنوان سحابی حجاب شناخته می شود.

حلقه ماکیان باقیمانده ستاره ای است که زمانی 20 برابر خورشید ما بود. حدود 20000 سال پیش، این ستاره تحت گرانش خود فرو ریخت و در یک ابرنواختر منفجر شد. حتی از فاصله 2600 سال نوری، اخترشناسان بر این باورند که این فلاش به اندازه کافی روشن است که از زمین در طول روز دیده شود.

ابرنواخترها بخشی از یک چرخه زندگی بزرگ هستند. آنها فلزات سنگین ساخته شده در هسته یک ستاره را به ابرهایی از غبار و گاز اطراف پرتاب می کنند. آنها منبع همه عناصر شیمیایی در جهان ما هستند که سنگین تر از آهن هستند، از جمله عناصری که بدن ما را می سازند. از ابرهای متلاشی شده و ماده ستاره ای به جا مانده، گاز و غبار ابرنواخترها به تدریج در کنار هم قرار گرفتند و سیارات، ستاره ها و منظومه های ستاره ای جدید را تشکیل دادند.

برایان فلمینگ، استاد محقق در دانشگاه کلرادو بولدر و محقق اصلی ماموریت INFUSE، می گوید: «ابرنواخترهایی مانند آنچه حلقه ماکیان را ایجاد کرد، تأثیر زیادی بر نحوه شکل گیری کهکشان ها دارد.

حلقه ماکیان نگاهی نادر به یک انفجار ابرنواختری که هنوز در حال انجام است را ارائه می دهد. این ابر عظیم با وسعت بیش از 120 سال نوری، امروزه هنوز با سرعت 930000 مایل در ساعت (حدود 1.5 میلیون کیلومتر در ساعت) در حال گسترش است.

آنچه تلسکوپ های ما از حلقه ماکیان می گیرند، خود انفجار ابرنواختر نیست. درعوض، گرد و غبار و گازی را می بینیم که به دلیل سرد شدن مجدد آن درخشش می کنند.

فلمینگ گفت: «اینفوز مشاهده خواهد کرد که چگونه ابرنواختر با گرفتن نور ساطع شده درست در زمانی که موج انفجار به درون محفظه های گاز سرد شناور در اطراف کهکشان برخورد می کند، انرژی را به راه شیری پرتاب می کند.

فلمینگ و تیمش برای دیدن این جبهه شوک در لبه سوزانش، تلسکوپی ساختند که نور فرابنفش دور را اندازه گیری می کند – نوعی نور که برای دیدن با چشمان ما بسیار پرانرژی است. این نور گازی را در دمای بین 90000 تا 540000 درجه فارنهایت (حدود 50000 تا 300000 درجه سانتیگراد) نشان می دهد که هنوز پس از برخورد می سوزد.

INFUSE یک طیف‌نگار میدان انتگرال است، اولین ابزاری از نوع خود که به فضا پرواز کرد. این ابزار نقاط قوت دو روش مطالعه نور را ترکیب می کند: تصویربرداری و طیف سنجی. تلسکوپ‌های معمولی شما دارای دوربین‌هایی هستند که در تصویربرداری عالی هستند – نشان می‌دهند که نور از کجا می‌آید و مکان فضایی آن را صادقانه نشان می‌دهد. اما تلسکوپ‌ها نور را به طول موج‌ها یا «رنگ‌های» متفاوت جدا نمی‌کنند – در عوض، تمام طول‌موج‌های مختلف در تصویر حاصل روی یکدیگر همپوشانی دارند.

طیف سنجیاز سوی دیگر، یک پرتو نور را می گیرد و آن را به طول موج یا طیف اجزای خود تقسیم می کند، دقیقاً مانند منشوری که نور را به یک قوس تقسیم می کند. این روش همه نوع اطلاعات را در مورد اینکه منبع نور از چه چیزی ساخته شده است، دمای آن و نحوه حرکت آن را نشان می دهد. اما طیف‌سنجی می‌تواند تنها به یک نور در یک زمان نگاه کند. مثل نگاه کردن به آسمان شب از سوراخ کلید باریک است.

ابزار INFUSE یک تصویر را می گیرد و سپس آن را “برش” می کند و برش ها را در یک “چاله کلید” غول پیکر مرتب می کند. سپس طیف سنج می تواند هر یک از برش ها را در طیف خود منتشر کند. این داده ها را می توان دوباره در یک تصویر سه بعدی جمع کرد که دانشمندان آن را “مکعب داده” می نامند – مانند مجموعه ای از تصاویر که در آن هر لایه طول موج خاصی از نور را نشان می دهد.

با استفاده از داده های INFUSE، فلمینگ و تیمش نه تنها عناصر خاص و دمای آنها را شناسایی می کنند، بلکه می بینند که این عناصر مختلف در امتداد جبهه شوک در کجا قرار دارند.

امیلی ویت، دانشجوی ارشد، همچنین از CU Boulder، که اکثر مونتاژ و آزمایش INFUSE را رهبری کرده و تجزیه و تحلیل داده ها را رهبری خواهد کرد، گفت: “این یک پروژه بسیار هیجان انگیز است که باید بخشی از آن باشید.” “با این اولین اندازه گیری ها، ما بهتر متوجه خواهیم شد که چگونه این عناصر ابرنواختر با محیط اطراف خود ترکیب می شوند. این یک گام بزرگ به سوی درک اینکه چگونه مواد حاصل از ابرنواخترها به بخشی از سیاراتی مانند زمین و حتی افرادی مانند ما تبدیل می شود، است.

برای رسیدن به فضا، محموله INFUSE بر روی یک موشک با صدا پرواز می کند. این موشک‌های چابک و بدون سرنشین برای چند دقیقه جمع‌آوری داده‌ها قبل از سقوط به زمین به فضا پرتاب می‌شوند. محموله INFUSE با موشک دو مرحله‌ای بلک برانت 9 به ارتفاع حدود 150 مایلی (240 کیلومتری) پرواز می‌کند، جایی که مشاهدات خود را قبل از چتر نجات به زمین انجام می‌دهد تا بازیابی شود. تیم امیدوار است که این ابزار را ارتقا داده و دوباره راه اندازی کند. در واقع، بخش‌هایی از خود موشک INFUSE از ماموریت DEUCE تغییر کاربری داده شد. توسط استرالیا راه اندازی شد در سال 2022

از ناسا برنامه موشک سونیک در نمایندگی انجام می شود امکانات پرواز والوپ در جزیره والوپس، ویرجینیا، که توسط ناسا مدیریت می شود مرکز پرواز فضایی گدارد در گرین‌بلت، مریلند. از ناسا گروه هلیوفیزیک برنامه موشکی حفاری را برای آژانس مدیریت می کند. توسعه محموله INFUSE توسط ناسا پشتیبانی شد گروه اخترفیزیک.

متصل