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    La NASA lanzará la primera misión de una estrella de neutrones

    Esta imagen muestra la configuración de los 56 espejos de rayos X de NICER que recopilarán observaciones científicas y desempeñarán un papel fundamental en la navegación por rayos X de demostración. Crédito:NASA

    Casi 50 años después de que la astrofísica británica Jocelyn Bell descubriera la existencia de estrellas de neutrones que giran rápidamente, La NASA lanzará la primera misión del mundo dedicada a estudiar estos objetos inusuales.

    La agencia también utilizará la misma plataforma para llevar a cabo la primera demostración mundial de navegación por rayos X en el espacio.

    La agencia planea lanzar el Explorador de composición interior de estrellas de neutrones dos en uno, o NICER, a bordo de SpaceX CRS-11, una misión de reabastecimiento de carga a la Estación Espacial Internacional para ser lanzada a bordo de un cohete Falcon 9.

    Aproximadamente una semana después de su instalación como carga útil adjunta externa, esta investigación única comenzará a observar estrellas de neutrones, los objetos más densos del universo. La misión se centrará especialmente en los púlsares, esas estrellas de neutrones que parecen parpadear porque su giro hace que los rayos de radiación pasen junto a nosotros. como un faro cósmico.

    "El momento de este lanzamiento es oportuno, "dijo Keith Gendreau, un científico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió el desarrollo de la misión también involucrando al Instituto de Tecnología de Massachusetts, el Laboratorio de Investigaciones Navales, y universidades de EE. UU. y Canadá. Aunque el equipo había completado y entregado la carga útil del tamaño de un refrigerador equipado con 56 telescopios de rayos X y detectores de silicio antes de lo previsto el verano pasado, una oportunidad de lanzamiento no estuvo disponible hasta 2017.

    Poco después del 50 aniversario del descubrimiento de Bell el 25 de julio, el equipo de NICER debería haber recopilado suficientes datos "para causar un poco de revuelo, "añadió el investigador principal adjunto de NICER, Zaven Arzoumanian, refiriéndose a las conferencias científicas de este año, incluido uno que celebra la detección de Bell de señales pulsantes regulares que luego fueron identificadas como estrellas de neutrones en rotación.

    Extremos físicos

    Debido a su naturaleza extrema, Las estrellas de neutrones y los púlsares han suscitado un gran interés desde que se propuso teóricamente su existencia en 1939 y luego se descubrió en 1967.

    Estos objetos son los restos de estrellas masivas que, después de agotar su combustible nuclear, explotó y colapsó en esferas superdensas del tamaño de la ciudad de Nueva York. Su intensa gravedad aplasta una asombrosa cantidad de materia, a menudo más de 1,4 veces el contenido del sol o al menos 460, 000 Tierras, en estos orbes del tamaño de una ciudad, creando estable, sin embargo, materia increíblemente densa que no se ve en ningún otro lugar del universo. Solo una cucharadita de materia de estrella de neutrones pesaría mil millones de toneladas en la Tierra.

    Concepto artístico de un púlsar (disco azul-blanco en el centro) que extrae materia de una estrella cercana (disco rojo en la esquina superior derecha). El material estelar forma un disco alrededor del púlsar (anillo multicolor) antes de caer a la superficie en los polos magnéticos. El intenso campo magnético del púlsar está representado por débiles contornos azules que rodean al púlsar. Crédito:NASA

    "La naturaleza de la materia en estas condiciones es un problema sin resolver desde hace décadas, "Dijo Gendreau." La teoría ha avanzado una serie de modelos para describir la física que gobierna el interior de las estrellas de neutrones. Con NICER, finalmente podemos probar estas teorías con observaciones precisas ".

    Aunque las estrellas de neutrones emiten radiación en todo el espectro, observarlos en la banda energética de rayos X ofrece la mayor comprensión de su estructura y los fenómenos de alta energía que albergan, incluidos los terremotos, explosiones termonucleares, y los campos magnéticos más poderosos conocidos en el cosmos.

    Durante su misión de 18 meses, NICER recolectará los rayos X generados por los campos magnéticos tremendamente fuertes de las estrellas y de los puntos calientes ubicados en sus dos polos magnéticos. En estos lugares, los intensos campos magnéticos de los objetos emergen de sus superficies y las partículas atrapadas dentro de estos campos llueven y generan rayos X cuando golpean las superficies de las estrellas.

    En púlsares, estas partículas que fluyen emiten poderosos rayos de radiación desde la vecindad de los polos magnéticos. En la Tierra, como descubrió Bell, estos haces de radiación se observan como destellos de radiación que van desde segundos a milisegundos, dependiendo de la rapidez con la que gire el púlsar.

    Para demostrar la navegación por rayos X

    Debido a que estas pulsaciones son predecibles, se pueden utilizar como relojes celestiales, proporcionando una sincronización de alta precisión, como las señales de reloj atómico suministradas a través del Sistema de Posicionamiento Global, también conocido como GPS. Aunque es omnipresente en la Tierra, Las señales de GPS se debilitan cuanto más se viaja más allá de la órbita terrestre. Púlsares, sin embargo, son accesibles prácticamente en cualquier lugar del espacio, convirtiéndolos en una valiosa solución de navegación para la exploración del espacio profundo.

    Usando el mismo hardware NICER, la misión también planea demostrar la viabilidad de la navegación autónoma basada en rayos X o púlsares, que nunca se ha demostrado antes.

    En un experimento llamado Station Explorer para tecnología de navegación y sincronización de rayos X, o SEXTANTE, el equipo utilizará los telescopios de NICER para detectar la luz de rayos X emitida dentro de los haces de radiación de barrido de los púlsares para estimar los tiempos de llegada de los pulsos. Con estas medidas, el equipo utilizará algoritmos especialmente desarrollados para unir una solución de navegación a bordo.

    Si una misión interplanetaria estuviera equipada con un dispositivo de navegación de este tipo, podría calcular su ubicación de forma autónoma, en gran parte independiente de la Red de Espacio Profundo de la NASA, que se considera el sistema de telecomunicaciones más sensible del mundo.

    La misión dos en uno está programada para lanzarse el 1 de junio, 2017, a las 5:55 p.m. EDT a bordo de la undécima misión de reabastecimiento de carga contratada por SpaceX con la NASA a la Estación Espacial Internacional. Si se lanzó con éxito el 1 de junio, la carga útil llegará a la estación espacial en la nave espacial Dragón, junto con otra carga, el 4 de junio 2017. Crédito:NASA

    "Nuestro objetivo principal es la ciencia, "Dijo Gendreau." Pero podemos usar las mismas mediciones de púlsar para demostrar la navegación de rayos X. Es raro que los científicos podamos desarrollar un experimento de usos múltiples como este. Todo se está juntando ".

    Posibles comunicaciones por rayos X

    Sin embargo, La navegación de rayos X utilizando los datos de sincronización de púlsar de NICER no es la única tecnología que el equipo quisiera demostrar. En otro potencial primero, el equipo quiere demostrar comunicaciones basadas en rayos X, o XCOM, una capacidad que eventualmente podría permitir a los viajeros espaciales, incluyendo naves espaciales, para transmitir gigabits de datos por segundo a distancias interplanetarias.

    Central para esta demostración potencial es la fuente de rayos X modulada de Goddard, o MXS, que el equipo de NICER desarrolló para calibrar los detectores de la carga útil y ayudar a probar los algoritmos necesarios para demostrar la navegación por rayos X. Este dispositivo genera rayos X con una intensidad que varía rápidamente, encender y apagar muchas veces por segundo para simular, por ejemplo, las pulsaciones de una estrella de neutrones objetivo.

    Para mostrar XCOM, el equipo volaría un MXS calificado para el espacio a la Estación Espacial Internacional y lo desplegaría en una plataforma de experimento externa a unos 166 pies de distancia de NICER. Durante el experimento, el equipo codificaría datos digitales en rayos X pulsados ​​usando el MXS y transmitiría los datos a los receptores de NICER.

    "Hemos completado la mayor parte del hardware, ", dijo Jason Mitchell, gerente de proyectos de SEXTANT y XCOM. Solo necesitamos algunos recursos más para terminar el trabajo".

    Si el equipo tiene éxito en volar MXS quizás el próximo año, "la demostración resultante podría cambiar las reglas del juego, ", Agregó Mitchell. Además de prometer velocidades de transmisión de datos de gigabit por segundo a grandes distancias, Las comunicaciones por rayos X permitirían la comunicación con vehículos hipersónicos y naves espaciales.

    "Este es un experimento muy interesante que estamos haciendo en la estación espacial, ", Dijo Gendreau." Hemos tenido un gran apoyo de la gente de ciencia y tecnología espacial en la Sede de la NASA. Nos han ayudado a promover las tecnologías que hacen posible NICER, así como las que NICER demostrará. La misión está abriendo caminos en varios niveles diferentes ".


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