Новая зондирующая ракета направляется в космос с целью исследовать процессы, происходящие вокруг взрывов сверхновых звезд и их влияние на формирование новых звездных систем. Экспериментальная зондирующая ракета, оснащенная интегральным полем ультрафиолетовой спектроскопии, или INFUSE, запустят с космодрома Уайт-Сэндс в Нью-Мексико 29 октября 2023 года в 21:35 по московскому времени.
Каждый год в течение нескольких месяцев созвездие Лебедя пересекает ночное небо северного полушария. Прямо над этим созвездием располагается замечательный объект как для астрономов, так и для профессиональных ученых — Петля Лебедя, также известная как Туманность Вуаль.
Петля Лебедя представляет собой остаток звезды, которая когда-то превосходила наше Солнце в 20 раз по массе. Примерно 20 000 лет назад эта звезда подверглась коллапсу под воздействием собственной гравитации и взорвалась в ярком сверхновом взрыве. Даже на расстоянии в 2600 световых лет от Земли эта вспышка была настолько яркой, что могла быть видна на небе даже днем.
Сверхновые являются ключевой частью жизненного цикла звезд. В результате своих взрывов они выбрасывают в окружающее пространство тяжелые элементы, которые были сформированы внутри звезды, включая элементы, более тяжелые чем железо. Эти сверхновые взрывы являются источником всех химических элементов в нашей Вселенной, которые тяжелее железа, включая те элементы, из которых состоит наше собственное тело. Пыль и газ, выброшенные сверхновой, со временем объединяются и формируют новые планеты, звезды и звездные системы.
Петля Лебедя предоставляет уникальную возможность наблюдать последствия сверхновых взрывов. Облако, которое сейчас имеет более 120 световых лет в диаметре, по-прежнему расширяется со скоростью примерно 1,5 миллиона километров в час. То, что видят наши телескопы в Петле Лебедя, это не сам взрыв сверхновой, а пыль и газ, сжигаемые ударным фронтом и светящиеся при охлаждении.
Для наблюдения за горячей границей ударной волны Флеминг и его команда разработали телескоп, который способен измерять ультрафиолетовый свет с высокой энергией, невидимый для человеческого глаза. Этот свет отражает газ с температурой, примерно 50 000 – 300 000 градусов по Цельсию), который все еще остается нагретым от взрыва.
INFUSE представляет собой интегральный полевой спектрограф, первое в своем роде устройство, отправившееся в космос. Этот прибор объединяет в себе преимущества двух методов анализа света: визуализации и спектроскопии. Обычные телескопы способны создавать высококачественные изображения, показывая, откуда исходит свет и его пространственное положение. Однако они не разделяют свет на разные длины волн, все они объединяются в общее изображение.
Спектроскопия, в свою очередь, разделяет свет на составляющие его длины волн, подобно тому, как призма создает радугу из белого света. Этот процесс позволяет получить информацию о составе и температуре источника света, а также его движении. Но каждый спектрометр способен анализировать только определенный участок спектра.
INFUSE берет изображение и "разбивает" его на части, затем спектрометр анализирует каждую часть по отдельности. Полученные данные позволяют создать трехмерное изображение, которое исследователи называют "кубом данных" — это похоже на стопку изображений, где каждый слой отражает определенную длину волны света.
С использованием данных, полученных от INFUSE, Флеминг и его команда смогут не только определить состав элементов и их температуру, но также узнать, где именно эти элементы находятся вдоль ударной волны.
"Участие в этом проекте увлекательно", сказала ведущая аспирантка Эмили Уитт, также работающая в Калифорнийском университете в Боулдере. Она руководила сборкой и тестированием INFUSE, а также будет заниматься анализом данных. "Благодаря этим первым в своем роде измерениям мы сможем лучше понять, как элементы, выбрасываемые сверхновой, смешиваются с окружающей средой. Это важный шаг к пониманию того, как материал сверхновых влияет на формирование планет, включая Землю, и даже на жизнь во Вселенной".
Для достижения космоса полезная нагрузка INFUSE отправится на зондирующей ракете. Эти беспилотные ракеты летают в космос всего несколько минут, собирая данные, и затем возвращаются на Землю. Полезная нагрузка INFUSE будет на борту двухступенчатой ракеты-зонда Black Brant 9, которая будет стремиться достичь высоты около 240 километров для проведения наблюдений, после чего вернется на Землю с помощью парашюта для последующего использования. Команда надеется обновить и повторно использовать инструмент. Фактически, некоторые компоненты ракеты INFUSE уже использовались в миссии DEUCE, которая стартовала из Австралии в 2022 году.