Un nuevo telescopio espacial abrirá una vista sin precedentes del universo en luz ultravioleta. El satélite ULTRASAT proporcionará nuevos conocimientos fundamentales sobre los fenómenos de alta energía, como las explosiones de supernovas, colisión de estrellas de neutrones y agujeros negros activos, todo lo cual también puede generar ondas gravitacionales y actuar como aceleradores de partículas cósmicas.

El lunes en Rehovot, Israel, el presidente de la Asociación Helmholtz, Otmar D. Wiestler, y el Director del centro de Helmholtz DESY, Helmut Dosch, acordó con el Instituto de Ciencias Weizmann una cooperación para la participación alemana en el proyecto liderado por Israel. DESY construirá la cámara UV de 100 megapíxeles para el telescopio espacial. Para el proyecto, DESY está trabajando con el Centro Aeroespacial Alemán DLR, que también es miembro de la Asociación Helmholtz.

"Helmholtz ha tenido muchas colaboraciones científicas excelentes con socios israelíes durante décadas. Junto con el Instituto de Ciencias Weizmann, ahora estamos dando otro paso importante en el campo de la astrofísica. Estoy muy contento con esto. ", dijo el presidente de Helmholtz, Otmar D. Wiestler." La cooperación en el telescopio espacial ULTRASAT tiene el potencial de crear una base completamente nueva para la detección de ondas gravitacionales y eventos astrofísicos relacionados, al más alto nivel internacional ".

El director de DESY, Helmut Dosch, agregó:"Tenemos una cooperación larga y fructífera con varios socios israelíes. Ahora continuamos esta historia de éxito con nuestra participación en el desafiante proyecto de satélite del Instituto de Ciencias Weizmann". Director de Investigación de DESY para Física de Astropartículas, Christian Stegmann, enfatizó:"ULTRASAT nos ofrece información única sobre el universo de alta energía. Con la cámara para el telescopio, DESY podrá combinar y aportar su destacada experiencia en el desarrollo de detectores para física de astropartículas y física de rayos X ".

ULTRASAT estudiará el cielo en el rango ultravioleta (longitud de onda de 220 a 280 nanómetros) del espectro electromagnético y tendrá un campo de visión particularmente grande de 225 grados cuadrados, aproximadamente 1200 veces más grande que la luna llena que aparece en nuestro cielo. "Esta configuración única nos ayudará a responder algunas de las grandes preguntas de la astrofísica, "dijo Eli Waxman, investigador principal de ULTRASAT en el Instituto de Ciencias Weizmann.

Por ejemplo, el satélite buscará el origen de los elementos químicos pesados. Aparte de los elementos más ligeros como el hidrógeno y el helio, los elementos fueron creados casi exclusivamente por fusión nuclear en el cosmos. Las estrellas producen su energía a partir de esta fusión nuclear, pero esto solo funciona hasta el hierro. La fusión de elementos más pesados ​​como el plomo o el oro cuesta energía. Su síntesis tiene lugar en los procesos más poderosos del universo, como la explosión de una estrella como supernova o la colisión de dos estrellas de neutrones, los núcleos de soles quemados que se han derrumbado por su propio peso hasta tal punto que tienen una densidad como un núcleo atómico gigantesco. Cada átomo de oro en la Tierra y en el resto del cosmos proviene de la explosión de un sol o del choque de una estrella de neutrones.

"Queremos comprender exactamente cómo se producen los elementos y cómo se distribuyen, "explica David Berge, Científico principal de DESY. Ambos, las explosiones de supernovas y las colisiones de estrellas de neutrones se pueden seguir particularmente bien con luz ultravioleta, como señala Berge. "La fase directa de una supernova en los primeros minutos, horas y días se ve principalmente en la UV. Durante este tiempo, la luz ultravioleta contiene firmas características que indican la estrella predecesora ". Más tarde, una onda de choque sale de la bola de fuego caliente, dentro del cual las partículas subatómicas cargadas también se aceleran a altas energías. "Por tanto, el satélite puede ayudarnos a comprender el origen de tales aceleradores de partículas cósmicas, ", dice Berge." También queremos averiguar qué tipo de estrella explota en qué tipo de supernova ".

ULTRASAT es particularmente sensible a los fenómenos de alta energía. "Todo lo que se pone extremadamente caliente brilla intensamente con la luz ultravioleta, "informa el investigador de DESY, Rolf Bühler, jefe de proyecto de la cámara UV. Esto incluye agujeros negros activos, que absorben la materia de su entorno y también aceleran las partículas, y estrellas de neutrones en colisión. La observación de los choques de estrellas de neutrones no solo puede proporcionar información sobre la síntesis de elementos en el cosmos, pero también es de gran importancia para la investigación de ondas gravitacionales. "Si las ondas gravitacionales se registran mediante la fusión de estrellas de neutrones, su posición hasta ahora solo puede resolverse de manera aproximada sobre la base de los datos de ondas gravitacionales, "explica Bühler." ULTRASAT puede orientarse a la región objetivo en un máximo de 30 minutos y, gracias a su gran campo de visión, entonces puede determinar la posición exacta casi de inmediato ".

Por tanto, el satélite tiene una función decisiva para el joven campo de la astronomía de mensajeros múltiples (MMA), que estudia el universo a través de varios mensajeros, como partículas cósmicas, ondas gravitacionales y radiación electromagnética y constituye una nueva área de investigación en DESY. Con su gran campo de visión, el satélite tendrá a la vista una sección particularmente grande del cielo y, por lo tanto, también podrá detectar objetos desconocidos que broten repentinamente en el rango de los rayos ultravioleta.

Con un peso total de solo 160 kilogramos y un volumen de menos de un metro cúbico, ULTRASAT (Ultraviolet Transient Astronomy Satellite) es un pequeño satélite científico. El Instituto de Ciencia Weizmann y la Agencia Espacial Israelí ISA comparten financiación y gestión. El lanzamiento está programado para 2023. El telescopio espacial recopilará datos durante tres años. Se pondrá en una órbita alta alrededor de 35, 000 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Esto garantiza que las perturbaciones de la radiación de fondo ultravioleta, que la atmósfera terrestre refleja del sol, son insignificantes y permiten estudiar grandes áreas del cielo. La radiación ultravioleta solo se puede observar desde la órbita porque es absorbida y reflejada en gran medida por la atmósfera.

La cámara UV, que DESY está desarrollando y construyendo, será el corazón del telescopio. Tendrá un área de sensor sensible a los rayos UV de nueve por nueve centímetros y una resolución de 100 megapíxeles. Con estos parámetros, los desarrolladores están abriendo nuevos caminos:nunca antes se había construido una cámara espacial UV con tal resolución y sensibilidad. Para la cámara, Los expertos de DESY en física de astropartículas trabajan junto con los especialistas en el desarrollo de detectores del campo de la investigación con radiación de sincrotrón. Con este proyecto, DESY aporta unos 5 millones de euros al satélite, que costará unos 70 millones de euros en total.