NASA Memilih Misi Sinar Gamma untuk Menjelajahi Sumber Positron, Supernova – Langit & Teleskop

Konsep seorang seniman menunjukkan misi sinar gamma COSI NASA di depan Supernova 1987A.
Universitas Berkeley / COSI

NASA mengumumkan minggu ini bahwa mereka telah memilih teleskop sinar gamma Compton Spectrometer and Imager (COSI), dipimpin oleh John Tomsick (University of California, Berkeley), untuk pengembangan sebagai bagian dari program Small Explorer (SMEX). Misi ini akan menelan biaya sekitar $ 145 juta, tidak termasuk kapal induk peluncuran.

Dengan tanggal peluncuran yang diharapkan pada tahun 2025, COSI akan mempelajari sejarah baru-baru ini tentang kelahiran bintang, kematian bintang, dan pembentukan unsur-unsur kimia di Bima Sakti. Untuk mencapai hal ini, observatorium akan melihat sumber galaksi yang menghasilkan energi sinar gamma antara 0,2 dan 5 juta elektron-volt (0,2–5 MeV).

COSI akan menjadi misi teleskop sinar gamma pertama yang dirancang untuk menangkap pemusnahan positron, versi elektron antimateri. Terlebih lagi, teleskop akan memiliki resolusi untuk menunjukkan dengan tepat dari mana partikel-partikel ini berasal. Sejak tahun 1970-an, para astronom telah melihat emisi sinar gamma yang dikaitkan dengan positron yang berasal dari wilayah pusat galaksi, tetapi sumbernya masih misterius.

Misi ini juga akan menyelidiki pembentukan dan peluruhan unsur-unsur yang lebih berat yang terungkap dalam supernova bencana. Selain itu, observatorium akan menunjukkan dengan tepat rekan-rekan sinar gamma ke sumber-sumber eksotis di langit, termasuk supernova, blazar, dan penggabungan bintang-bintang neutron yang menghasilkan gelombang gravitasi.

“COSI akan terbang setelah upgrade berikutnya ke detektor gelombang gravitasi, jadi kami berharap untuk melihat lebih banyak peristiwa di mana gelombang gravitasi dan sinar gamma terdeteksi,” kata Tomsick.

Merancang Detektor

Sinar gamma adalah foton berenergi tinggi yang sulit dideteksi dan difokuskan, tetapi mereka menjelaskan beberapa proses paling energik di alam semesta. Desain COSI menawarkan peningkatan dalam resolusi spektral dan sudut, cakupan semua langit, dan peningkatan sensitivitas pada panjang gelombang sinar gamma dibandingkan observatorium sebelumnya.

Karena atmosfer bumi menyerap sinar gamma, astronomi sinar gamma harus dilakukan dari balon atau ruang angkasa. Jadi sebagai bagian dari pengembangan misi, tim membangun COSI versi balon sebagai bukti konsep. Tim meluncurkan muatan teleskop di atas Balon Superpressure NASA dari situs Wanaka, Selandia Baru pada Mei 2016. (Itu hampir 47 hari, rekor untuk balon penelitian ilmiah besar di ketinggian menengah.)

jadi balonMisi balon COSI sebelum diluncurkan.
Universitas Berkeley / COSI
SEBAGAIMuatan COSI sebelum pemulihan di Antartika.
Universitas Berkeley/COSI/Scott Battion

“COSI adalah teleskop Compton, sejenis teleskop yang mengamati apa yang dikenal sebagai Hamburan Compton, dan pengoperasiannya sangat berbeda dari teleskop optik atau bahkan teleskop sinar-X,” kata Tomsick.

Hamburan Compton mendapatkan namanya dari peneliti sinar gamma dan pelopor Arthur Compton, yang menyadari bahwa ketika foton sinar gamma berinteraksi dengan partikel bermuatan seperti elektron, foton menyerahkan sebagian energinya ke elektron. Dengan melacak pola hamburan sinar gamma di detektor, peneliti dapat mengetahui dari mana asalnya, secara kasar.

“Sudut hamburan Compton mendefinisikan lingkaran di langit,” jelas Tomsick. “Begitu Anda memiliki ratusan atau ribuan sinar gamma, sumbernya [they’re coming from] muncul di langit karena lingkaran tumpang tindih di lokasi sumber.”

lingkaran ComptonAnimasi ini menunjukkan tampilan simulasi sumber sinar gamma 0,662 MeV seperti yang dideteksi oleh COSI. Setiap sinar gamma individu yang masuk ke detektor menghasilkan “lingkaran Compton” sendiri. Beberapa lingkaran individu cukup besar, tetapi karena detektor mengumpulkan lebih banyak peristiwa sinar gamma, ia akhirnya berada di tempat sumbernya berada di langit.
Universitas California, Berkeley / COSI

Nama Compton sering muncul dalam astrofisika energi tinggi. COSI berbagi dengan observatorium Compton Gamma-Ray, yang beroperasi pada 0,02 MeV hingga 30 GeV dan berada di orbit Bumi dari tahun 1991 hingga 2000. Observatorium memiliki instrumen bernama COMPTEL yang bertindak mirip dengan COSI, tetapi COSI akan menampilkan bidang pandang empat kali lebih besar, dengan resolusi sudut dua kali lebih tajam dan resolusi energi 20 kali lebih baik. COSI juga akan mencakup garis pemusnahan elektron-positron 511 keV yang penting.

Saat ini, NASA memiliki dua observatorium sinar gamma yang mengorbit yang beroperasi, Neil Gehrels Swift Observatory dan Fermi Gamma-ray Space Telescope.

Pilihan minggu ini datang saat misi SMEX lainnya siap diluncurkan: Penjelajah Polarimetri Sinar-X Pencitraan (IXPE), yang akan lepas landas dari Tanjung pada 9 Desember di atas roket SpaceX Falcon 9.

COSI adalah salah satu dari empat konsep misi yang sedang berjalan untuk putaran terakhir seleksi. Dua lainnya adalah Large Area burst Polarimeter (LEAP) dan Gravitational-wave Ultraviolet Imager, keduanya akan dipasang di Stasiun Luar Angkasa Internasional. Runner-up terakhir adalah misi Extreme-ultraviolet Stellar Characterization for Atmospheric Physics and Evolution (ESCAPE).

Alumni SMEX termasuk misi seperti Interstellar Boundary Explorer (IBEX) dan Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR).

Akan menarik untuk melihat apa yang diungkapkan COSI tentang alam semesta sinar gamma.

Post navigation