HaloSat: Malý satelit pro velkou otázku

HaloSat, mini-satelit, nedávno nasazený z Mezinárodní kosmické stanice, je v honbě za chybějící vesmírnou hmotou.

Umělecké pojetí HaloSat ve vesmíru.
Technologie Blue Canyon

Malá mise CubeSat může poskytnout data, která zodpovídají klíčovou kosmologickou otázku: kde je polovina běžné záležitosti ve vesmíru?

Když se astronomové pokoušejí měřit celkovou baryonickou hmotu vesmíru pomocí moderních průzkumů, stále se blíží. Tým za HaloSatem, postavený společností Blue Canyon Technologies a provozovaný University of Iowa, se snaží odpovědět na tuto otázku tím, že se podívá na rentgenové emise z plynného halou, které obklopuje galaxii Mléčná dráha.

Aktuální součet hmotné a energetické distribuce vesmíru vychází z analýzy kosmického mikrovlnného pozadí (CMB), záření uvolněného, ​​když byl kojenecký vesmír starý jen 370 000 let. Měření této rané éry ukazují, že vesmír je směsí 70% temné energie, 25% temné hmoty a 5% baryonové hmoty - „normální“ věci, včetně protonů, neutronů a elektronů, které tvoří hvězdy, planety, kosmická loď a lidé.

Nasazení HaloSat přes Austrálii z Mezinárodní vesmírné stanice 13. července.
Nanoracks / NASA

Astronomové, kteří seskupují pozorovatelnou míru hvězd, planet, galaxií, plynu a prachu, však přicházejí s přibližně polovinou baryonské hmoty, kterou očekávají.

"Dnes bychom měli mít všechno, co jsme měli zpět, když byl vesmír 400 000 let, " řekl v nedávné tiskové zprávě Philip Kaaret (University of Iowa). Nalezení chybějící záležitosti „nám může pomoci zjistit, jak jsme se dostali z jednotného stavu CMB k rozsáhlým strukturám, které dnes vidíme.“

Jedním z navrhovaných míst pro chybějící hmotu je horký plyn v prostoru mezi galaxiemi nebo v haloch kolem galaxií. Například plyn v halou Mléčné dráhy by měl běžet kolem 2 milionů Kelvinů. HaloSat byl navržen mimo jiné pro detekci rentgenového záření emitovaného ionizovaným kyslíkem spojeným s tímto plynem.

Sondování galaktického halou

K detekci této emise je jeden klíčový problém: Sluneční vítr interaguje se zemskou atmosférou a vytváří rentgenové paprsky, které zaplavují jakýkoli signál z galaktického halou.

"Každé pozorování, které provádíme, má tuto emisi slunečního větru do určité míry, ale liší se s časem a podmínkami slunečního větru, " řekl Kip Kuntz (Johns Hopkins University) v nedávné tiskové zprávě. "Variace je tak těžké spočítat, že mnoho lidí to jen zmiňuje a pak je ve svých pozorováních ignoruje."

HaloSat to obejde pozorováním během 45 minutových průchodů přes noční noc Země a dobíjením svých solárních baterií během denní poloviny své 90 minutové dráhy.

HaloSat detekuje rentgenové záření s energií mezi 400 a 2 000 elektronovými volty, stejný režim jako kosmické dalekohledy Chandra a XMM-Newton. Na rozdíl od těchto jiných obíhajících rentgenových observatoří má HaloSat široké zorné pole, 100 čtverečních stupňů, což mu umožňuje provádět účinný průzkum celé oblohy.

Vědci doufají, že HaloSat využijí k rozeznání tvaru galaktického plynového halou Mléčné dráhy, aby zjistili, zda to odpovídá více vydutému tvaru palačinky (model smaženého vajíčka) samotné galaxie Mléčná dráha, nebo je spíš sféry. Pokud není rozdělení rovnoměrné, měl by HaloSat vidět rozdíl a pozorovat kolmo k rovině galaxie versus podél samotné roviny.

Spuštění a nasazení

Raketa Orbital ATK Antares s kosmickou lodí Cygnus a palubou HaloSat je uvedena na trh z Pad-0A 21. května 2018 v letadle NASA Wallops Flight Facility ve Virginii.
NASA / Aubrey Gemignani

HaloSat byl vypuštěn z NASA Wallops Flight Facility na pobřeží Virginie 21. května 2018, na palubě kosmické lodi Cygnus SSJR Thompson na cestě k Mezinárodní vesmírné stanici. To bylo propuštěno z ISS 13. července.

Halosat je postaven na sběrnici XB1 CubeSat od společnosti Blue Canyon Technologies a je vybaven reakčními koly, sledovači hvězd a solárním panelem. Přestože je vybaven pro průzkum v širokém poli, má přesnost směřování lepší než 30 obloukových sekund. Její tři rentgenové detektory byly postaveny společností Amptek Inc a jsou podobné těm na NASA Neutronově hvězdném průzkumníku interiérů na palubě ISS.

"Očekáváme, že HaloSat budeme provozovat jeden rok, " říká Kaaret. "Doufáme, že během tohoto roku ukážeme některé předběžné výsledky na jednom nebo několika jasných cílech v Mléčné dráze, většinou pro ukázku toho, jak tento nástroj funguje." Výsledky halo a chybějící baryonový problém snad dorazí 6-12 měsíců po dokončení operací. “

Bude úžasné zjistit, zda malá satelitní mise, jako je HaloSat, dokáže odpovědět na tak velké kosmologické tajemství.