Una tecnología de detector compacto aplicable a todo tipo de investigaciones científicas interdisciplinarias ha encontrado un lugar en una nueva misión CubeSat diseñada para encontrar las contrapartes electromagnéticas de eventos que generan ondas gravitacionales.

La científica de la NASA Georgia de Nolfo y su colaboradora, el astrofísico Jeremy Perkins, Recientemente recibió fondos del Programa de Análisis e Investigación Astrofísica de la agencia para desarrollar una misión CubeSat llamada BurstCube. Esta misión que llevará la tecnología de sensor compacto que de Nolfo desarrolló, detectará y localizará estallidos de rayos gamma causados ​​por el colapso de estrellas masivas y fusiones de estrellas de neutrones en órbita. También detectará erupciones solares y otros transitorios de alta energía una vez que se despliegue en la órbita terrestre baja a principios de la década de 2020.

Las muertes catastróficas de estrellas masivas y las fusiones de estrellas de neutrones son de especial interés para los científicos porque producen ondas gravitacionales, literalmente, ondas en el tejido del espacio-tiempo que irradian en todas direcciones, muy parecido a lo que sucede cuando se arroja una piedra a un estanque.

Desde el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser, o LIGO, confirmó su existencia hace un par de años, LIGO y los detectores europeos de Virgo han detectado otros eventos, incluida la primera detección de ondas gravitacionales de la fusión de dos estrellas de neutrones anunciada en octubre de 2017.

Menos de dos segundos después de que LIGO detectara las olas que bañaban el espacio-tiempo de la Tierra, El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA detectó una débil ráfaga de luz de alta energía, la primera ráfaga que se conecta sin ambigüedades a una fuente de ondas gravitacionales.

Estas detecciones han abierto una nueva ventana al universo, dar a los científicos una visión más completa de estos eventos que complementa el conocimiento obtenido a través de técnicas tradicionales de observación, que se basan en la detección de la radiación electromagnética, la luz, en todas sus formas.

Capacidad complementaria

Perkins y de Nolfo, ambos científicos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, vea BurstCube como un compañero de Fermi en esta búsqueda de fuentes de ondas gravitacionales. Aunque no es tan capaz como el monitor de ráfagas de rayos gamma mucho más grande, o GBM, en Fermi, BurstCube aumentará la cobertura del cielo. Fermi-GBM observa todo el cielo no bloqueado por la Tierra. "Pero, ¿qué sucede si ocurre un evento y Fermi está al otro lado de la Tierra, que está bloqueando su vista, "Dijo Perkins." Fermi no verá el estallido ".

BurstCube, que se espera que se lance en el momento en que comiencen a operar los observatorios terrestres adicionales tipo LIGO, ayudará a detectar estos fugaces, fotones de alta energía difíciles de capturar y ayudan a determinar dónde se originaron. Además de informar rápidamente sus ubicaciones al suelo para que otros telescopios puedan encontrar el evento en otras longitudes de onda y ubicarse en su galaxia anfitriona, El otro trabajo de BurstCube es estudiar las propias fuentes.

Tecnología miniaturizada

BurstCube utilizará la misma tecnología de detección que el GBM de Fermi; sin embargo, con importantes diferencias.

Bajo el concepto de Nolfo ha avanzado a través del financiamiento del programa de Investigación y Desarrollo Interno de Goddard, el equipo colocará cuatro bloques de cristales de yoduro de cesio, operando como centelleadores, en diferentes orientaciones dentro de la nave espacial. Cuando un rayo gamma entrante golpea uno de los cristales, absorberá la energía y la luminiscencia, convirtiendo esa energía en luz óptica.

Cuatro conjuntos de fotomultiplicadores de silicio y sus dispositivos de lectura asociados se encuentran detrás de los cuatro cristales. Los fotomultiplicadores convierten la luz en un pulso eléctrico y luego amplifican esta señal creando una avalancha de electrones. Este efecto multiplicador hace que el detector sea mucho más sensible a estos rayos gamma débiles y fugaces.

A diferencia de los fotomultiplicadores del GBM de Fermi, que son voluminosos y se asemejan a tubos de televisión anticuados, Los dispositivos de Nolfo están hechos de silicona, un material semiconductor. "En comparación con los tubos fotomultiplicadores más convencionales, los fotomultiplicadores de silicio reducen significativamente la masa, volumen, poder y costo, "Dijo Perkins." La combinación de los cristales y los nuevos dispositivos de lectura hace posible considerar un compacto, instrumento de bajo consumo que se puede implementar fácilmente en una plataforma CubeSat ".

En otro éxito de la tecnología Goddard, El equipo de BurstCube también ha establecido una línea de base del bus Dellingr 6U CubeSat que un pequeño equipo de científicos e ingenieros del centro desarrolló para demostrar que las plataformas CubeSat podrían ser más confiables y capaces de recopilar datos científicos muy sólidos.

"Esta es una tecnología de alta demanda, ", dijo de Nolfo." Hay aplicaciones en todas partes ".