Una nueva misión de cohete sonda se dirige al espacio para comprender cómo las muertes estelares explosivas sientan las bases para nuevos sistemas estelares. El Experimento Espectroscópico Ultravioleta de Campo Integral, o INFUSE, misión de cohete de sondeo, se lanzará desde el campo de misiles White Sands en Nuevo México el 29 de octubre de 2023 a las 9:35 p.m. MDT.
Durante unos meses cada año, la constelación Cygnus (en latín, “cisne”) surca el cielo nocturno del hemisferio norte. Justo encima de su ala se encuentra el objetivo favorito tanto de los astrónomos domésticos como de los científicos profesionales: el Bucle de Cygnus, también conocido como la Nebulosa del Velo.
El Cygnus Loop es el remanente de una estrella que alguna vez fue 20 veces el tamaño de nuestro Sol. Hace unos 20.000 años, esa estrella colapsó bajo su propia gravedad y estalló en una supernova. Incluso a 2.600 años luz de distancia, los astrónomos estiman que el destello de luz habría sido lo suficientemente brillante como para verlo desde la Tierra durante el día.
Las supernovas son parte de un gran ciclo de vida. Rocían metales pesados ??forjados en el núcleo de una estrella hacia las nubes de polvo y gas circundantes. Son la fuente de todos los elementos químicos de nuestro universo más pesados ??que el hierro, incluidos los que forman nuestro propio cuerpo. A partir de las nubes agitadas y el material estelar que queda a su paso, los gases y el polvo de las supernovas se acumulan gradualmente para formar planetas, estrellas y nuevos sistemas estelares.
"Las supernovas como la que creó el Cygnus Loop tienen un enorme impacto en cómo se forman las galaxias", dijo Brian Fleming, profesor de investigación de la Universidad de Colorado Boulder e investigador principal de la misión INFUSE.
El Cygnus Loop ofrece una mirada poco común a una explosión de supernova aún en progreso. La enorme nube, que ya tiene más de 120 años luz de diámetro, todavía se expande hoy a aproximadamente 930.000 millas por hora (aproximadamente 1,5 millones de kilómetros por hora).
Lo que nuestros telescopios capturan desde el Cygnus Loop no es la explosión de la supernova en sí. En cambio, vemos el polvo y el gas sobrecalentados por el frente de choque, que brilla a medida que se enfría.
"INFUSE observará cómo la supernova vierte energía en la Vía Láctea al captar la luz emitida justo cuando la onda expansiva choca contra bolsas de gas frío que flotan alrededor de la galaxia", dijo Fleming.
Para ver ese frente de choque en su borde candente, Fleming y su equipo han desarrollado un telescopio que mide la luz ultravioleta lejana, un tipo de luz demasiado energética para que nuestros ojos la vean. Esta luz revela gas a temperaturas entre 90.000 y 540.000 grados Fahrenheit (alrededor de 50.000 a 300.000 grados Celsius) que todavía chisporrotea después del impacto.
INFUSE es un espectrógrafo de campo integral, el primer instrumento de este tipo en volar al espacio. El instrumento combina los puntos fuertes de dos formas de estudiar la luz: imágenes y espectroscopia. Los telescopios típicos tienen cámaras que se destacan en la creación de imágenes: muestran de dónde proviene la luz y revelan fielmente su disposición espacial. Pero los telescopios no separan la luz en diferentes longitudes de onda o “colores”; en cambio, todas las diferentes longitudes de onda se superponen entre sí en la imagen resultante.
La espectroscopia , por otro lado, toma un solo haz de luz y lo separa en las longitudes de onda o espectro que lo componen, de manera similar a como un prisma separa la luz en un arco iris. Este procedimiento revela todo tipo de información sobre de qué está hecha la fuente de luz, su temperatura y cómo se mueve. Pero la espectroscopia sólo puede observar una única franja de luz a la vez. Es como mirar el cielo nocturno a través del estrecho ojo de una cerradura.
El instrumento INFUSE captura una imagen y luego la "corta", alineando las rebanadas en un "ojo de cerradura" gigante. Luego, el espectrómetro puede distribuir cada uno de los cortes en su espectro. Estos datos se pueden volver a ensamblar en una imagen tridimensional que los científicos llaman “cubo de datos”, como una pila de imágenes donde cada capa revela una longitud de onda de luz específica.
Utilizando los datos de INFUSE, Fleming y su equipo no sólo identificarán elementos específicos y sus temperaturas, sino que también verán dónde se encuentran esos diferentes elementos a lo largo del frente de choque.
"Es un proyecto muy emocionante del que ser parte", dijo la estudiante graduada principal Emily Witt, también en CU Boulder, quien dirigió la mayor parte del ensamblaje y las pruebas de INFUSE y dirigirá el análisis de datos. “Con estas mediciones, primeras en su tipo, comprenderemos mejor cómo estos elementos de la supernova se mezclan con el entorno que los rodea. Es un gran paso hacia la comprensión de cómo el material de las supernovas pasa a formar parte de planetas como la Tierra e incluso de personas como nosotros”.
Para llegar al espacio, la carga útil INFUSE volará a bordo de un cohete sonda. Estos ágiles cohetes sin tripulación se lanzan al espacio durante unos minutos para recopilar datos antes de volver a caer al suelo. La carga útil INFUSE volará a bordo de un cohete sondeo Black Brant 9 de dos etapas, apuntando a una altitud máxima de aproximadamente 150 millas (240 kilómetros), donde realizará sus observaciones, antes de lanzarse en paracaídas de regreso al suelo para ser recuperada. El equipo espera actualizar el instrumento y lanzarlo nuevamente. De hecho, partes del cohete INFUSE son a su vez reutilizadas de la misión DEUCE, que se lanzó desde Australia en 2022.
El Programa de Sondeo de Cohetes de la NASA se lleva a cabo en las instalaciones de vuelo Wallops de la agencia en Wallops Island, Virginia, que son administradas por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. La División de Heliofísica de la NASA gestiona el programa de cohetes sonda para la agencia. El desarrollo de la carga útil INFUSE contó con el apoyo de la División de Astrofísica de la NASA .
