Ciencias

Explorando el cielo invisible con la revolucionaria tecnología de rayos X de IXPE

IXPE ayudará a los investigadores a obtener una nueva comprensión de las fuerzas involucradas en un evento de alteración de las mareas, como se ve en esta ilustración artística que representa lo que sucede cuando una estrella pasa fatalmente cerca de un agujero negro supermasivo. Crédito: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

NASALa misión IXPE de IXPE entró en la fase de Observador General en 2024, centrándose en invitar contribuciones científicas globales para estudiar fuentes de rayos X.

Lanzada a finales de 2021, las actividades científicas de la misión IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la NASA fueron dirigidas por investigadores de la NASA y de la Agencia Espacial Italiana hasta febrero de 2024. Ahora, durante la fase de Observación General de la misión, el programa de observación del IXPE está guiado principalmente por la comunidad científica en general.

«Estamos en el proceso de hacer de la polarización de rayos X una parte estándar del conjunto de herramientas para los astrónomos de rayos X de todo el mundo», dijo Philip Kaaret, investigador principal de IXPE en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. «La respuesta de toda la comunidad de astrofísica de alta energía ha sido tremenda».

Lanzamiento del Programa de Observadores Generales

El Programa de Observadores Generales, que comenzó oficialmente en febrero, invita a astrofísicos y científicos espaciales de todo el mundo a proponer nuevas e interesantes investigaciones de agujeros negros, estrellas de neutrones, núcleos galácticos activos y otras fuentes de rayos X de alta energía utilizando el telescopio IXPE.

En los dos primeros años de funcionamiento de la nave espacial, los socios de investigación de la NASA incluyeron a más de 175 científicos en 13 países, y el interés sigue creciendo. Las investigaciones propuestas presentadas al Programa de Observadores Generales hasta la fecha involucran a más de 1.400 investigadores en 174 instituciones únicas en 30 países.

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«Nuestro objetivo principal es permitir que todas las partes interesadas utilicen, analicen e interpreten los datos IXPE», dijo Kavitha Arur, líder del programa en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «Queremos maximizar los resultados científicos y cubrir la gama más amplia posible de objetivos».

Nave espacial IXPE que estudia fenómenos de alta energía

Ilustración artística de la nave espacial IXPE en órbita, estudiando fenómenos de alta energía a años luz de la Tierra. Crédito: NASA, editado

En junio de 2023, la NASA emitió una convocatoria abierta para que investigadores propusieran nuevas misiones y objetivos de observación IXPE. Hasta la fecha límite de octubre de 2023, el equipo del Programa de Observadores Generales había recibido 135 propuestas para el Ciclo 1, que cubría el primer año del programa. Cada propuesta fue revisada minuciosamente por astrofísicos de la NASA y expertos asociados en el campo.

Los investigadores propusieron estudios basados ​​en la cantidad de segundos de observación del objetivo IXPE que estimaron que serían necesarios para obtener los datos necesarios para verificar una hipótesis o modelo.

Para el Ciclo 1, el equipo seleccionó 39 propuestas, por un total de alrededor de 15 millones de segundos de tiempo total de observación. Este número incluirá cierta superposición entre los objetivos seleccionados, y los objetivos seleccionados incluyeron algunas sorpresas.

«Algunas de las propuestas seleccionadas eran para tipos de objetivos que no habíamos considerado previamente, como eventos de perturbación de mareas», dijo Kaaret. Un evento de perturbación de marea ocurre cuando una estrella es arrastrada hacia una región supermasiva. Agujero negro y destrozado.

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Nuevas investigaciones y objetivos.

Los investigadores del ciclo 1 también utilizarán, por primera vez, IXPE para estudiar un enano blanco, un remanente del núcleo estelar del tamaño aproximado de la Tierra, pero con una masa comparable a la de nuestro Sol. Esta enana blanca forma parte del sistema binario T Coronae Borealis, a unos 3.000 años luz de nuestro sistema solar. «T CrB», como la conocen los astrónomos, también incluye una antigua gigante roja que emite una nova cada 80 años aproximadamente. Fue vista por última vez en 1946, y los astrónomos anticipan otra erupción desde ahora hasta septiembre de 2024. Para los observadores de estrellas en la Tierra, esta nova parecerá una estrella que no existía antes.

Esta amplia ventana de tiempo convierte a T CrB en un “objetivo de oportunidad” para IXPE: un aspecto impredecible en el cronograma meticulosamente trazado del Ciclo 1. Un evento de este tipo requiere una reacción rápida por parte del equipo para permitir que IXPE lo apunte sin mucha demora. programación avanzada.

Desafíos en la programación de observaciones

Allyn Tennant, que dirige el centro de operaciones científicas de IXPE en Marshall, tiene la tarea de trazar el cronograma de IXPE. Tiene en cuenta la duración precisa de cada observación, el tiempo necesario para descargar los hallazgos y el tiempo necesario para reposicionarse entre objetivos.

¿Qué se necesita para ejecutar un plan tan complejo? “Cierta cantidad de pensamiento, cierta cantidad de palabrotas y mucha replanificación”, dijo Tennant.

«Comenzamos el programa la primera semana de febrero y, a finales de abril, Allyn había reprogramado el plan siete veces», añadió Kaaret. «Estos fines de semana son estresantes, pero muchos resultados realmente emocionantes surgen de estos eventos imprevistos».

IXPE dedica aproximadamente una semana a cada objetivo, en promedio, por lo que no es difícil programar alrededor de 40 objetivos en un período de 52 semanas, dijo Tennant, hasta que encuentre esos objetivos de oportunidad. También existe el desafío de gestionar el flujo de datos para cada observación. Cuanto más brillante sea el objetivo, mayor será el volumen de datos entrantes que deben capturarse, verificarse y distribuirse a los investigadores.

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Esfuerzos colaborativos y perspectivas futuras

La apretada agenda de la nave espacial también tiene en cuenta observaciones astronómicas conjuntas con otros instrumentos de la NASA que llevan a cabo sus propias misiones científicas en órbita. Estos esfuerzos conjuntos amplían aún más el valor de los datos recopilados durante los estudios del Programa de Observadores Generales del IXPE, pero añaden otro nivel de complejidad cuando los objetivos de oportunidad requieren una reorganización del calendario.

Durante el ciclo 1 y el ciclo 2, IXPE se asociará con el observatorio de rayos X NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) de la NASA, que estudia estrellas de neutrones, agujeros negros y otros fenómenos desde su punto de vista permanente. Estación Espacial Internacional. En el ciclo 2, a partir de febrero de 2025, el programa también se asociará con los generadores de imágenes orbitales Swift y NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, que monitorean estallidos de rayos gamma y eventos de rayos X cósmicos de alta energía, respectivamente.

El creciente interés en el éxito de IXPE llevó al Instituto de Ciencia y Tecnología de la USRA a anunciar el primer IXPO (Simposio internacional sobre polarimetría de rayos X), que se celebrará en Huntsville del 16 al 19 de septiembre. Se anima a participar a astrónomos, ingenieros y tecnólogos de rayos X.

Ver la lista completa de propuestas de investigación seleccionadas del Ciclo 1 del IXPE. Aprender más acerca de Directrices del programa para la presentación de propuestas del Ciclo 2.

IXPE, dirigido por NASA Marshall, es una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana. La división Space & Mission Systems de BAE Systems Inc. en Broomfield, Colorado, gestiona las operaciones de naves espaciales junto con el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder.

Prudencia Febo

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