Balon SuperTiger terbang lagi untuk mempelajari partikel kosmik yang berat

Supa Strikas - Season 4 Episode 42 - Live and Kicking | Kids Cartoon (Juni 2019).

Anonim

Sebuah tim sains di Antartika sedang mempersiapkan alat musik balon untuk mengumpulkan informasi tentang sinar kosmik, partikel berenergi tinggi dari luar tata surya yang memasuki atmosfer Bumi setiap saat setiap hari. Instrumen, yang disebut Super Trans-Besi Galactic Element Recorder (SuperTIGER), dirancang untuk mempelajari inti berat yang langka, yang memegang petunjuk tentang di mana dan bagaimana sinar kosmik mencapai kecepatan hingga hampir kecepatan cahaya.

Peluncuran diharapkan pada 10 Desember, jika cuaca memungkinkan.

"Penerbangan sebelumnya dari SuperTIGER berlangsung 55 hari, menetapkan rekor untuk penerbangan terlama dari setiap balon ilmiah angkat berat, " kata Robert Binns, peneliti utama di Washington University di St. Louis, yang memimpin misi tersebut. "Waktu yang lebih tinggi diterjemahkan ke dalam eksposur panjang, yang penting karena partikel yang kita buat hanya sebagian kecil dari sinar kosmik."

Partikel sinar kosmik yang paling umum adalah proton atau inti hidrogen, membentuk sekitar 90 persen, diikuti oleh helium nuclei (8 persen) dan elektron (1 persen). Sisanya mengandung inti dari unsur-unsur lain, dengan jumlah nuklei berat yang semakin berkurang ketika massa mereka meningkat. Dengan SuperTIGER, para peneliti mencari yang paling langka dari yang langka - yang disebut ultra-berat kosmik inti sinar di luar besi, dari kobalt ke barium.

"Unsur-unsur berat, seperti emas di perhiasan Anda, diproduksi melalui proses khusus di bintang-bintang, dan SuperTIGER bertujuan untuk membantu kita memahami bagaimana dan di mana hal ini terjadi, " kata pemimpin penyelidik bersama John Mitchell di NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Maryland.. "Kami semua stardust, tetapi mencari tahu di mana dan bagaimana stardust ini dibuat membantu kita lebih memahami galaksi kita dan tempat kita di dalamnya."

Ketika sinar kosmik menyerang inti molekul gas atmosfer, keduanya meledak dalam hujan pecahan peluru subatomik yang memicu tabrakan partikel. Beberapa partikel sekunder ini mencapai detektor di tanah, memberikan informasi yang dapat digunakan oleh ilmuwan untuk menyimpulkan sifat dari sinar kosmik asli. Tapi mereka juga menghasilkan latar belakang yang mengganggu yang sangat dikurangi oleh instrumen terbang di balon ilmiah, yang mencapai ketinggian hampir 130.000 kaki (40.000 meter) dan mengapung di atas 99, 5 persen dari atmosfer.

Bintang-bintang yang paling masif membentuk elemen hingga besi di inti mereka dan kemudian meledak sebagai supernova, menyebarkan materi ke ruang angkasa. Ledakan itu juga menciptakan kondisi yang menghasilkan banjir partikel subatomik yang singkat dan intens yang disebut neutron. Banyak dari neutron ini dapat "menempel" ke inti besi. Beberapa dari mereka kemudian membusuk menjadi proton, menghasilkan unsur-unsur baru yang lebih berat daripada besi.

Gelombang ledakan supernova memberikan dorongan yang mengubah partikel-partikel ini menjadi sinar kosmik berenergi tinggi. Ketika gelombang kejut meluas ke angkasa, ia menjebak dan mempercepat partikel sampai mereka mencapai energi yang sangat ekstrim sehingga mereka tidak bisa lagi terkendala.

Selama dua dekade terakhir, bukti yang terkumpul dari detektor di satelit Advanced Composition Explorer NASA dan pendahulu SuperTiger, instrumen TIGER balon-borne, telah memungkinkan para ilmuwan untuk menyusun gambaran umum dari sumber sinar kosmis. Sekitar 20 persen sinar kosmik diperkirakan berasal dari bintang-bintang besar dan puing-puing supernova, sementara 80 persen berasal dari debu dan gas antarbintang dengan jumlah kimia yang mirip dengan apa yang ditemukan di tata surya.

"Dalam beberapa tahun terakhir, telah menjadi jelas bahwa beberapa atau semua unsur yang sangat kaya neutron lebih berat daripada besi dapat dihasilkan oleh merger bintang neutron daripada supernova, " kata rekan peneliti Jason Link di Goddard.

Bintang neutron adalah objek terpadat yang bisa dipelajari ilmuwan secara langsung, inti bintang-bintang besar yang hancur yang meledak sebagai supernova. Bintang neutron yang mengorbit satu sama lain dalam sistem biner memancarkan gelombang gravitasi, yang merupakan riak dalam ruang-waktu yang diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein. Gelombang-gelombang ini menghilangkan energi orbital, menyebabkan bintang-bintang semakin mendekat sampai akhirnya mereka jatuh bersama-sama dan bergabung.

Para ahli teori menghitung bahwa peristiwa-peristiwa ini akan sangat tebal dengan neutron, mereka bisa bertanggung jawab untuk sebagian besar sinar kosmik yang kaya neutron lebih berat daripada nikel. Pada 17 Agustus, Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma-Fermi NASA dan Observatorium Gelombang Laser Interferometer dari Lembaga Ilmu Pengetahuan Nasional mendeteksi gelombang cahaya dan gravitasi pertama dari bintang-bintang neutron yang menabrak. Kemudian pengamatan oleh teleskop luar angkasa Hubble dan Spitzer menunjukkan bahwa sejumlah besar unsur berat terbentuk dalam acara tersebut.

"Kemungkinan penggabungan bintang neutron adalah sumber dominan sinar kosmik kaya neutron yang kaya, tetapi model teoritis yang berbeda menghasilkan jumlah elemen dan isotop yang berbeda, " kata Binns. "Satu-satunya cara untuk memilih di antara mereka adalah mengukur apa yang sebenarnya ada di luar sana, dan itulah yang akan kita lakukan dengan SuperTIGER."

menu
menu