Representación del artista del SPRITE CubeSat orbitando la Tierra. Crédito:LASP
Los científicos de CU Boulder están desarrollando un satélite del tamaño de un horno tostador para explorar uno de los misterios más fundamentales del cosmos:¿cómo la radiación de las estrellas se abrió paso a través de las primeras galaxias para alterar fundamentalmente la composición del universo como lo sabemos hoy.
Esos conocimientos provendrán de Supernova Remnants and Proxies for ReIonization Testbed Experiment (SPRITE), una misión financiada por la NASA dirigida por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) en CU Boulder.
Programado para lanzarse en 2022, el SPRITE de $ 4 millones es el último en la línea de LASP de pequeñas naves espaciales que podrían. Este "CubeSat" medirá poco más de un pie de largo y pesará alrededor de 40 libras. También recopilará datos sin precedentes de las estrellas y supernovas modernas para ayudar a los científicos a comprender mejor un momento en la historia del cosmos llamado "Época de la reionización", un período en el que las primeras estrellas del universo vivieron rápido y duro. quemarse y convertirse en supernova en un lapso de unos pocos millones de años.
"Estamos tratando de establecer cómo era el universo cuando se formó por primera vez y cómo evolucionó hasta donde está hoy, "dijo Brian Fleming, un profesor de investigación en LASP que lidera la misión SPRITE.
El equipo también espera que SPRITE muestre cuánto pueden lograr los CubeSats. Hasta la fecha, la mayoría de estas naves espaciales en miniatura se han centrado en estudiar fenómenos que están más cerca de casa, como el clima en la Tierra o las erupciones de la superficie del sol.
"Existe la percepción de que para hacer nueva astrofísica es necesario recolectar mucha luz, por lo que se necesita algo grande, "dijo Fleming, también del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias. "SPRITE está tratando de hacer algo diferente. Hay mucha ciencia que puede hacer optimizando su diseño y usando nuevas tecnologías".
Ir claro
Representación de un artista de cómo podrían haber sido las primeras estrellas del universo rodeadas por nubes de gas hidrógeno neutro. Crédito:NASA
DUENDE, en otras palabras, contiene mucha ambición en un paquete pequeño.
Fleming explicó que antes de la época de la reionización, el universo no se parecía en nada a lo que es hoy. Las primeras estrellas y galaxias del cosmos apenas comenzaban a formarse, pero su luz no podía extenderse mucho en el espacio como lo hace hoy:las vastas distancias entre las galaxias estaban llenas de gas neutro que efectivamente empañaba el universo.
Luego, hace un poco más de 13 mil millones de años, Eso comenzó a cambiar:la radiación de estas estrellas jóvenes comenzó a filtrarse de sus galaxias ya ionizar el gas circundante, expulsando electrones de los átomos de hidrógeno y cambiando la naturaleza de la materia que impregna el universo.
"Empezamos a ver aparecer estas burbujas de ionización, ", dijo." Gradualmente, las burbujas se hicieron cada vez más numerosas hasta que empezaron a fusionarse ".
Solo hay un problema con la teoría:los científicos aún no están seguros de cómo esta luz pudo escapar de las primeras galaxias del universo. Una teoría sugiere que las supernovas antiguas soplaron las nubes de gas denso que rodeaban a esas primeras estrellas fuera del camino, un poco como sopladores de hojas gigantes en el espacio.
"Las supernovas son muy disruptivas, ", Dijo Fleming." Es posible que hayan podido mover el gas neutro fuera del camino para que la radiación ionizante pudiera salir de estas primeras galaxias ".
Una imagen del Telescopio Espacial Hubble de una onda expansiva que se expande desde una supernova. Crédito:NASA, ESA y G. Bacon, T. Borders, L. Frattare, Z. Levay, y F. Summers, STScI
Ser creativo
SPRITE no buscará observar esas antiguas erupciones directamente. En lugar de, realizará dos encuestas más cerca de casa. Se medirá cómo las galaxias cercanas emiten radiación ionizante. El segundo observará los restos de estrellas explotadas en las Nubes de Magallanes, dos galaxias enanas que rodean nuestra propia Vía Láctea.
No sera facil. Ese tipo de radiación solo se puede ver en una ventana estrecha de luz ultravioleta, una que históricamente ha sido difícil de detectar con telescopios. Para sortear esa limitación, el equipo de SPRITE está experimentando con una gama de nuevas tecnologías que no han volado antes al espacio. Incluyen un tipo especial de revestimiento de espejo diseñado para hacer rebotar esa luz ultravioleta en los detectores del CubeSat.
El equipo SPRITE está en el proceso de finalizar los diseños de la nave espacial y pronto comenzará a construir prototipos de piezas.
La misión también será una oportunidad de aprendizaje para los científicos e ingenieros en ciernes de LASP. CubeSats, Fleming explicó, ofrecer a los estudiantes y a los científicos e ingenieros jóvenes la oportunidad de trabajar en una misión espacial de principio a fin, algo que no es posible en muchos más grandes, proyectos más complicados.
Esa es una de las razones por las que Dana Chafetz decidió trabajar en SPRITE. Se graduó de la Northeastern University en Boston en diciembre de 2019 y se unió al laboratorio de Fleming como ingeniera mecánica en abril. Chafetz dijo que este proyecto de CubeSat le ha dado la oportunidad de tener más propiedad sobre el proceso de diseño y la capacidad de probar ideas en las que nadie había pensado antes.
"Si quiero hacer algo nuevo, siempre que podamos probarlo, podemos hacerlo "Es un ambiente realmente creativo", dijo Chafetz.
