Ако Hitomi е изгубен, каква наука се губи с него? (Op-Ed)

JAXA

Японската агенция за космически изследвания (JAXA) загуби връзка със спътника Hitomi на 26 март 2016 г., по същото време близо до орбитата на спътника бяха забелязани отломки. Сателитът е предназначен да изследва явления с висока енергия във Вселената. (Изображение кредит: JAXA)



Елизабет Таскер, астрофизик от университета Хокайдо в Япония. Елизабет получава докторска степен по астрофизика от Оксфордския университет и магистър по теоретична физика от университета в Дърам. Нейните статии за астрономия и космическа наука са публикувани в редица публикации, включително Scientific American, Astronomy Magazine, Nautilus и The Conversation. Можете да я последвате в Twitter @girlandkat. Tasker допринесе за тази статия Експертните гласове на demokratija.eu: Op-Ed & Insights .



В 16:40 ч. JST (07:40 GMT) в събота, 26 март, учените от Японската агенция за космически изследвания (JAXA) чакаха да общуват с петседмичната рентгенова космическа обсерватория Hitomi. Те бяха посрещнати с мълчание.

Перспективата да загуби космически кораб е кошмарът на всеки космически учен. Всяка мисия е старателно подбрана заради потенциала си за научни открития. Дори повече от цената, загубата на знанията на обсерваторията е ужасен удар. А за Hitomi залогът на науката никога не е бил по -висок.

На ръба на черни дупки



Името на Хитоми идва от японската дума за „зеницата на окото“. Но за разлика от нашите очи, които фокусират видимата светлина, четирите телескопа на Hitomi фокусират рентгеновото лъчение. Рентгеновите лъчи имат далеч по-къси дължини на вълните от видимата светлина, съответстващи на много по-висока енергия. За да получи енергия, необходима за излъчване на рентгенови лъчи, газът трябва да стане изключително горещ, с температури над милиони градуси. Това позволява на рентгеновите лъчи да изследват най-насилствените събития във Вселената.

Факти за Hitomi, спътника JAXA, който замълча малко след обикаляне около Земята в началото на 2016 г. Вижте пълната ни инфографика за Япония

Факти за Hitomi, спътника JAXA, който замълча малко след обикаляне около Земята в началото на 2016 г. Вижте пълната ни инфографика за японския рентгенов астрономически сателит Hitomi тук .(Изображение кредит: от Карл Тейт, художник на инфографиката)



Погребана в центъра на почти всяка галактика е свръхмасивна черна дупка. Гравитационното привличане от тези космически зверове, милиони до милиарди пъти по-голямо от нашето слънце, размахва обграждащия газ до невероятни температури и окъпва галактиката в рентгеново лъчение.

Тази област от черна дупка и газ е известна като активно галактическо ядро ​​(AGN) и е мястото на най -екстремните условия във Вселената. Най-енергийните рентгенови лъчи се излъчват близо до ръба на черната дупка. Те се отразяват от заобикалящия материал, създавайки разпределение на дължините на вълните в рентгеновия диапазон, което зависи от структурата на газа.

Тази структура е заинтригувала астрофизиците повече от 40 години. Енергията, излъчвана от AGN, силно влияе върху еволюцията на галактиката, докато движението на газа е тестово поле за физиката в нейните граници. Разбирането на тези процеси изисква познаване на газовите условия, които се разкриват в радиацията. С четири рентгенови телескопа и детектор на гама-лъчи за още по-къси дължини на вълните, Hitomi е чувствителна към радиация с дължини на вълните от 4 до 0,002-нанометра. Тази комбинация от широк диапазон на дължината на вълната и изключителна чувствителност надминава възможностите на предишните спътници да изследват най -съкровените загадки на AGN.

Водещият инструмент



Водещият инструмент на Hitomi е спектрометър за измерване на силата на рентгеновите лъчи при различни дължини на вълните. Това е еквивалентно на измерване на интензитета на цветовете във видима светлина. Наречен като мек рентгенов спектрометър (SXS), този инструмент е 50 пъти по -чувствителни от инструменти на предишни мисии на различията в рентгеновите лъчи, излъчвани от източници, които се простират на огромни площи.

Един такъв източник са галактическите купове. Съдържащи стотици до хиляди отделни галактики, тези разширени структури са пълни с горещ газ. И още по -интригуващо, те може да съдържат подпис на най -неуловимия пъзел в астрофизиката: тъмната материя.

Тъмната материя съставлява приблизително 84 процента от цялата материя във Вселената, но никой не знае какво представлява тя. Докато тъмната материя не излъчва радиация, една от възможностите е, че това е частица, която се разпада на рентгенови лъчи. Такова разпадане би било рядкост, но огромен галактически клъстер може да съдържа достатъчно събития, за да създаде откриваем подпис. През последните две години се съобщава за възможни открития, но наистина ли са от неуловима тъмна материя?

Тесла Джелтема, астроном от Калифорнийския университет, Санта Круз, е скептичен. Тя вярва, че откриването е най -вероятно от по -редовни частици, като горещ калий или сяра.

Двата варианта могат да бъдат разграничени, но е необходимо точно измерване на дължината на рентгеновата вълна от SXS на Hitomi.

В жесток обрат на съдбата, SXS на Hitomi е петият опит за подобен инструмент. Първоначално подобен дизайн беше обмислен за две мисии на НАСА, но плановете бяха отменени. След това спектрометърът стана част от мисията JAXA ASTRO-E, но неуспех по време на изстрелването изпрати спътника в океана. Най-накрая той полетя с заместващата мисия, ASTRO-EII, която се превърна в спътник Suzaku веднъж в космоса. Въпреки успеха на Suzaku за 15 години експлоатация, спектрометърът не успя да събере данни поради теч в охлаждащата течност.

Това е хронология, която принадлежи към научнофантастична книга, ако някой би бил достатъчно безсърдечен да напише такава приказка.

Загубен разговор?

Тъй като комуникацията с Hitomi се провали в събота, новините бяха ограничени и спекулативни. Наблюденията от наземни станции зловещо потвърдиха наличието на отломки около позицията на спътника. Въпреки това JAXA са получавали мимолетен сигнал четири пъти, откакто са били забелязани отломките, което поражда надежди, че спътникът не е напълно неактивен.

Ако ти

Ако сте актуален експерт-изследовател, бизнес лидер, автор или новатор-и бихте искали да допринесете с опис, изпратете ни имейл тук .(Изображение кредит: demokratija.eu)

Преди това SXS е работил добре през последния месец и учените все още не са прегледали всички тези данни. Въпреки че количеството данни е малко в сравнение с това, което би било събрано през планираните три години на мисията, може да има интересни резултати. Дали обаче частично възстановяване на Hitomi е възможно в крайна сметка е възможно да не се знае за известно време.

Загубата на Hitomi би била тежък удар за рентгеновата астрономия. Никой настоящ телескоп не може да възпроизведе данните си, защото е бил единствената обсерватория, която разполага с новаторския инструмент SXS и достъп до обхвата в дължини на вълните при тази чувствителност. Настоящите рентгенови спътници също нямат универсалност на Hitomi или са пуснати в края на 90-те години, което прави продължителността на оставащото им време на работа несигурна.

Следващата планирана мисия е телескопът Athena на Европейската космическа агенция, който трябва да бъде изстрелян през 2028 г. Това оставя значителна дупка във времето, за да бъде запълнена със стари технологии. Джонатан Макдауъл, астроном от Центъра за астрофизика в Харвард-Смитсониан, каза пред demokratija.eu, че „Загубата на Hitomi (би) оставила голяма празнина в способностите на света“.

Необходимостта от Hitomi беше допълнително увеличена чрез съобщението през февруари за откриване на гравитационни вълни от сливане на черни дупки. Бъдещите събития ще се нуждаят от съвпадение на радиационните наблюдения, за да проверят допълнително прогнозите на Айнщайн за природата на самото пространство. Астрономическата общност обаче може да се наложи да изчака чудо.

Следвайте всички въпроси и дебати на експертните гласове - и станете част от дискусията - нататък Facebook , Twitter и Google+ . Изразените мнения са на автора и не отразяват непременно вижданията на издателя. Тази версия на статията първоначално е публикувана на demokratija.eu .