La NASA lanzó un prototipo de telescopio e instrumento para observar los rayos X emitidos por Cassiopeia A, los escombros en expansión de una estrella explotada. El cohete de imágenes de rayos X con microcalorímetro de alta resolución (Micro-X) se lanzó el 22 de julio a bordo de un vehículo de lanzamiento suborbital llamado cohete de sondeo y probó con éxito su tecnología de detección.

"El tiempo de vuelo de un cohete sonoro es corto en comparación con los satélites en órbita, por lo que debe obtener la mayor cantidad de luz posible para hacer la ciencia que desea, "dijo el investigador principal Enectali Figueroa-Feliciano, profesor asociado de física en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. "Solo hay un par de fuentes de rayos X en el cielo que son lo suficientemente brillantes para los pocos minutos de tiempo de observación que nos brindan esos vuelos, y Cassiopeia A es una de las más brillantes. Nuestro estudio se basará en el conocimiento actual de los restos de supernovas, cómo explotaron y evolucionaron, y obtendremos nuevos conocimientos sobre la historia de Cassiopeia A. "

Lanzado desde el campo de misiles White Sands del ejército de los EE. UU. En Nuevo México, Micro-X se elevó a una altitud de 160 kilómetros (100 millas) —requisito para detectar los rayos X que son absorbidos por la atmósfera de la Tierra— y observó el remanente durante los siguientes cinco minutos. En su apogeo, Micro-X alcanzó una altitud de 167 millas (270 kilómetros).

La misión incorpora el primer conjunto de microcalorímetros de rayos X con sensor de borde de transición para volar al espacio. Estos sensores actúan como termómetros de alta sensibilidad y son detectores ideales para un telescopio de rayos X.

El microcalorímetro consta de tres partes principales:un absorbedor que capta la luz y la convierte en calor, un termistor que altera su propia resistencia debido al cambio de temperatura y un disipador de calor que enfría el microcalorímetro nuevamente.

Para Micro-X, un refrigerador enfría el detector a aproximadamente 459 grados bajo cero Fahrenheit (0.075 grados Celsius por encima del cero absoluto), o casi la temperatura mínima posible. Cuando el instrumento detecta rayos X, la energía de la luz se convierte en calor. Esto provoca un ligero aumento de temperatura, indicando al refrigerador que enfríe el detector a su temperatura original. La energía de cada radiografía se puede determinar a partir del cambio de temperatura.

Una de las muchas preguntas para las que los científicos están interesados ​​en utilizar los datos para responder es si las temperaturas de los gases expulsados ​​por la explosión de la estrella son las mismas para el hierro y el silicio. dos elementos que fueron medidos previamente por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Tal análisis no fue posible con los espectrómetros de Chandra.

"Con Chandra, diferentes regiones del remanente de supernova se superponen en el espectrómetro, "dijo F. Scott Porter, un astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quién está participando en la misión. "Micro-X es diferente porque puede tomar cada fotón en su campo de visión, decir la energía exacta y hacer un espectro ".

La información recopilada por Micro-X también se utilizará para ayudar a responder la pregunta de cuánto oxígeno reside en Cassiopeia A, crear un estudio de los otros elementos en el remanente y medir la velocidad de la eyección en forma de anillo de la estrella explotada.

Un aspecto de la investigación que no era posible antes de Micro-X era la medición de líneas espectrales débiles. Estas observaciones ahora le dirán a los científicos qué gases están presentes, así como su velocidad y dirección. Esto es posible porque la luz de las fuentes que se acercan o se alejan de nosotros provoca un cambio en la longitud de onda en función de su velocidad. un fenómeno conocido como desplazamiento Doppler.

Tanto la misión de Micro-X como la utilización de sensores de borde de transición continuarán en el futuro. El equipo de Micro-X planea dirigir su atención a otros objetos cósmicos. "En vuelos futuros podemos mirar otras fuentes como otros remanentes de supernovas o cúmulos de galaxias, "dijo Figueroa-Feliciano." Incluso hemos pensado en usar este tipo de cohete para buscar materia oscura ".

Los sensores de borde de transición también se incorporarán en las próximas misiones orbitales. Telescopio avanzado de astrofísica de alta energía de la ESA (Agencia Espacial Europea) (ATHENA), previsto para su lanzamiento a principios de la década de 2030, manejará una matriz de aproximadamente 5, 000 píxeles, casi 40 veces el tamaño del detector de 128 píxeles de Micro-X. ATHENA estudiará las estructuras de gas caliente, como grupos de galaxias, y realizará un censo de agujeros negros.