Una nuova missione missilistica sonda è diretta nello spazio per capire come le morti stellari esplosive gettino le basi per nuovi sistemi stellari. L’esperimento spettroscopico ultravioletto a campo integrale, o INFUSE, missione con razzo sonda, verrà lanciato dalla White Sands Missile Range nel New Mexico il 29 ottobre 2023, alle 21:35 MDT. Per alcuni mesi all’anno, la costellazione del Cigno (dal latino “cigno”) volteggia nel cielo notturno dell’emisfero settentrionale. Appena sopra la sua ala c’è uno degli obiettivi preferiti sia dagli astronomi di casa che dagli scienziati professionisti:
Il Cygnus Loop, noto anche come Nebulosa Velo. Questa immagine scattata dal telescopio spaziale Hubble della NASA mostra parte della Nebulosa Velo o Cygnus Loop. Per creare questa immagine colorata, le osservazioni sono state effettuate dallo strumento Wide Field Camera 3 di Hubble utilizzando cinque diversi filtri. Nuovi metodi di post-elaborazione hanno ulteriormente migliorato i dettagli delle emissioni di ossigeno doppiamente ionizzato (mostrato qui nei toni del blu), idrogeno ionizzato e azoto ionizzato (mostrato qui nei toni del rosso).
Le supernove fanno parte di un grande ciclo vitale. Spruzzano i metalli pesanti forgiati nel nucleo di una stella nelle nubi di polvere e gas circostanti. Sono la fonte di tutti gli elementi chimici del nostro universo più pesanti del ferro, compresi quelli che compongono i nostri corpi. Dalle nubi agitate e dal materiale stellare lasciato sulla loro scia, i gas e la polvere delle supernovae si aggregano gradualmente per formare pianeti, stelle e nuovi sistemi stellari.
“Le supernovae come quella che ha creato il Cygnus Loop hanno un enorme impatto sul modo in cui si formano le galassie”, ha affermato Brian Fleming, professore di ricerca presso l’Università del Colorado Boulder e ricercatore principale della missione INFUSE. Il Cygnus Loop offre uno sguardo raro sull’esplosione di una supernova ancora in corso. Con un diametro di oltre 120 anni luce, l’enorme nube si sta ancora espandendo oggi a circa 930.000 miglia all’ora (circa 1,5 milioni di chilometri all’ora). Ciò che i nostri telescopi catturano dal Cygnus Loop non è l’esplosione della supernova stessa. Invece, vediamo la polvere e il gas surriscaldati dal fronte dell’ammortizzatore, che si illumina mentre si raffredda.
“INFUSE osserverà come la supernova scarica energia nella Via Lattea catturando la luce emessa proprio mentre l’onda d’urto si schianta contro sacche di gas freddo che fluttuano intorno alla galassia”, ha detto Fleming. Per vedere quel fronte d’urto al suo limite, Fleming e il suo team hanno sviluppato un telescopio che misura la luce ultravioletta lontana, un tipo di luce troppo energica per essere vista dai nostri occhi. Questa luce rivela gas a temperature comprese tra 90.000 e 540.000 gradi Fahrenheit (da circa 50.000 a 300.000 gradi Celsius) che sta ancora sfrigolando dopo l’impatto.
INFUSE è uno spettrografo a campo integrale, il primo strumento del suo genere a volare nello spazio. Lo strumento combina i punti di forza di due metodi di studio della luce: imaging e spettroscopia. I tuoi telescopi tipici sono dotati di fotocamere che eccellono nel creare immagini, mostrando da dove proviene la luce, rivelando fedelmente la sua disposizione spaziale. Ma i telescopi non separano la luce in diverse lunghezze d’onda o “colori”, bensì tutte le diverse lunghezze d’onda si sovrappongono nell’immagine risultante. La spettroscopia , d’altra parte, prende un singolo raggio di luce e lo separa nelle sue lunghezze d’onda o spettro componenti, proprio come un prisma separa la luce in un arcobaleno. Questa procedura rivela tutti i tipi di informazioni sulla composizione della sorgente luminosa, sulla sua temperatura e su come si muove. Ma la spettroscopia può osservare solo un singolo frammento di luce alla volta. È come guardare il cielo notturno attraverso uno stretto buco della serratura.
Lo strumento INFUSE cattura un’immagine e poi la “divide”, allineando le fette in un gigantesco “buco della serratura”. Lo spettrometro può quindi distribuire ciascuna delle fette nel suo spettro. Questi dati possono essere riassemblati in un’immagine tridimensionale che gli scienziati chiamano “cubo di dati”, come una pila di immagini in cui ogni strato rivela una specifica lunghezza d’onda della luce.
“È un progetto molto entusiasmante di cui far parte”, ha affermato la studentessa laureata Emily Witt, anche lei presso la CU Boulder, che ha guidato la maggior parte dell’assemblaggio e dei test di INFUSE e guiderà l’analisi dei dati. “Con queste misurazioni, prime nel loro genere, comprenderemo meglio come questi elementi della supernova si mescolano con l’ambiente che li circonda. È un grande passo avanti verso la comprensione di come il materiale delle supernove diventa parte di pianeti come la Terra e persino di persone come noi”.
Per raggiungere lo spazio, il carico utile INFUSE volerà a bordo di un razzo sonda. Questi razzi agili e senza equipaggio vengono lanciati nello spazio per alcuni minuti di raccolta dati prima di ricadere a terra. Il carico utile INFUSE volerà a bordo di un razzo sonda Black Brant 9 a due stadi, puntando a un’altitudine di picco di circa 150 miglia (240 chilometri), dove farà le sue osservazioni, prima di paracadutarsi di nuovo a terra per essere recuperato. Il team spera di aggiornare lo strumento e lanciarlo di nuovo. In effetti, parti del razzo INFUSE sono esse stesse riproposte dalla missione DEUCE, lanciata dall’Australia nel 2022.
Il programma Sounding Rocket della NASA è condotto presso la Wallops Flight Facility dell’agenzia a Wallops Island, in Virginia, che è gestita dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. La Divisione Eliofisica della NASA gestisce il programma dei razzi sonda per l’agenzia. Lo sviluppo del carico utile INFUSE è stato supportato dalla Divisione di Astrofisica della NASA.
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