Los astrónomos se quedan cortos cuando examinan la materia "normal", el material que forma las galaxias, estrellas y planetas. Una nueva misión CubeSat patrocinada por la NASA llamada HaloSat, desplegado desde la Estación Espacial Internacional el 13 de julio, ayudará a los científicos a buscar la materia perdida del universo mediante el estudio de los rayos X del gas caliente que rodea nuestra galaxia, la Vía Láctea.

El fondo cósmico de microondas (CMB) es la luz más antigua del universo, radiación de cuando era 400, 000 años. Los cálculos basados ​​en observaciones de CMB indican que el universo contiene:5 por ciento de protones de materia normal, neutrones y otras partículas subatómicas; 25 por ciento de materia oscura, una sustancia que permanece desconocida; y 70 por ciento de energía oscura, una presión negativa que acelera la expansión del universo.

A medida que el universo se expandía y se enfriaba, materia normal fusionada en gas, polvo, planetas estrellas y galaxias. Pero cuando los astrónomos cuentan las masas estimadas de estos objetos, representan sólo alrededor de la mitad de lo que los cosmólogos dicen que debería estar presente.

"Deberíamos tener toda la materia hoy que teníamos cuando el universo tenía 400 años, 000 años, "dijo Philip Kaaret, Investigador principal de HaloSat en la Universidad de Iowa (UI), que lidera la misión. "¿A dónde fue? La respuesta a esa pregunta puede ayudarnos a aprender cómo pasamos del estado uniforme del CMB a las estructuras a gran escala que vemos hoy".

Los investigadores creen que la materia que falta puede estar en gas caliente ubicado en el espacio entre galaxias o en halos galácticos. componentes extendidos que rodean galaxias individuales.

HaloSat estudiará el gas en el halo de la Vía Láctea que corre alrededor de 2 millones de grados Celsius (3,6 millones de grados Fahrenheit). A temperaturas tan altas, el oxígeno arroja la mayoría de sus ocho electrones y produce los rayos X que medirá HaloSat.

Otros telescopios de rayos X, como el Explorador de composición interior de la estrella de neutrones de la NASA y el Observatorio de rayos X Chandra, Estudie las fuentes individuales observando pequeñas áreas del cielo. HaloSat mirará todo el cielo, 100 grados cuadrados a la vez, lo que ayudará a determinar si el halo galáctico difuso tiene más forma de huevo frito o de esfera.

"Si piensas en el halo galáctico en el modelo de huevo frito, tendrá una distribución de brillo diferente cuando mires directamente hacia arriba desde la Tierra que cuando mires en ángulos más amplios, "dijo Keith Jahoda, un co-investigador de HaloSat y astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Si tiene una forma cuasi esférica, en comparación con las dimensiones de la galaxia, entonces se espera que tenga casi el mismo brillo en todas las direcciones ".

La forma del halo determinará su masa, lo que ayudará a los científicos a comprender si la materia que falta en el universo se encuentra en halos galácticos o en otro lugar.

HaloSat será la primera misión astrofísica que minimiza los efectos de los rayos X producidos por el intercambio de carga del viento solar. Esta emisión se produce cuando el viento solar, una salida de partículas altamente cargadas del Sol, interactúa con átomos sin carga como los de la atmósfera terrestre. Las partículas del viento solar toman electrones de los átomos sin carga y emiten rayos X. Estas emisiones exhiben un espectro similar al que los científicos esperan ver del halo galáctico.

"Cada observación que hacemos tiene esta emisión de viento solar hasta cierto punto, pero varía con el tiempo y las condiciones del viento solar, "dijo Kip Kuntz, co-investigador de HaloSat en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. "Las variaciones son tan difíciles de calcular que muchas personas simplemente las mencionan y luego las ignoran en sus observaciones".

Para minimizar estos rayos X del viento solar, HaloSat recopilará la mayoría de sus datos durante 45 minutos en la mitad nocturna de su órbita de 90 minutos alrededor de la Tierra. En el lado diurno el satélite se recargará utilizando sus paneles solares y transmitirá datos a la instalación de vuelo Wallops de la NASA en Virginia, que transmite los datos al centro de control de operaciones de la misión en Blue Canyon Technologies en Boulder, Colorado.

"HaloSat ha sido una oportunidad maravillosa para poner mis manos en un instrumento, trabajar en las complejidades de algo que va al espacio, y planifique todos los problemas que conlleva, que es muy divertido, "dijo Daniel LaRocca, un estudiante graduado de UI en el equipo de la misión.

HaloSat mide 4 por 8 por 12 pulgadas (aproximadamente 10 por 20 por 30 centímetros) y pesa alrededor de 26 libras (12 kilogramos). Es la primera misión CubeSat de astrofísica centrada en la ciencia, pero un CubeSat llamado Arcsecond Space Telescope Habilitando la Investigación en Astrofísica (ASTERIA), dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, lanzado en 2017 para demostrar la tecnología astrofísica. Las misiones de CubeSat suelen tardar unos tres años en desarrollarse hasta el lanzamiento y el inicio de la recopilación de datos. la cantidad de tiempo óptima para que los estudiantes de pregrado o posgrado se involucren de principio a fin.

"HaloSat definitivamente ha dado forma a la forma en que veo que mi futuro se desarrolla, "dijo Hannah Gulick, un estudiante de UI que trabaja en la misión. "I hope to be an astrophysicist who builds instruments and then uses the observations from those instruments to make my own discoveries."

HaloSat is a NASA CubeSat mission led by the University of Iowa in Iowa City. Additional partners include NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, NASA's Wallops Flight Facility on Wallops Island, Virginia, Blue Canyon Technologies in Boulder, Colorado, Johns Hopkins University in Baltimore and with important contributions from partners in France. HaloSat was selected through NASA's CubeSat Launch Initiative as part of the 23rd installment of the Educational Launch of Nanosatellites missions.