UC Berkeley ska hantera NASA:s uppdrag på 300 miljoner dollar för att kartlägga det ultravioletta universum

Ett kretsande rymdteleskop som godkändes av NASA förra månaden och planerat att lanseras 2030 kommer att genomföra den första undersökningen av ultravioletta (UV) källor i kosmos hela himlen, vilket ger värdefull information om hur galaxer och stjärnor utvecklas. , både idag och i fjärran dåtid. .

Satellituppdraget på 300 miljoner dollar, kallat UVEX (UltraViolet EXplorer), kommer att hanteras av Space Sciences Laboratory (SSL) vid University of California, Berkeley. Uppdragets främsta utredare är Fiona Harrison, Ph.D. från UC Berkeley. mottagare som är professor i fysik vid California Institute of Technology i Pasadena, Kalifornien.

Teleskopets UV-undersökning över hela himlen kommer att komplettera pågående eller planerade studier av andra uppdrag under det kommande decenniet, inklusive Euclids optiska och infraröda uppdrag ledd av European Space Agency med bidrag från NASA, och Nancy Grace Roman Space Telescope NASA, en uppsättning av infraröda teleskop. kommer att lanseras i maj 2027. Tillsammans kommer dessa uppdrag att hjälpa till att skapa en modern multi-våglängdskarta över vårt universum.

“När UVEX lanseras kommer vi för första gången att ha hela himlen täckt från UV till infrarött”, säger Daniel Weisz, en av UVEX-uppdragets forskargruppsledare och docent i astronomi vid UC Berkeley. . “Att ha ultraviolett täckning av hela himlen, något som aldrig har gjorts tidigare, är banbrytande.”

Ultravioletta utsläpp kommer från heta föremål, men dessa våglängder blockeras av jordens atmosfär och måste studeras från rymden. Studien kommer att fokusera på massiva, heta blå stjärnor, av vilka många tros vara medlemmar av binära stjärnsystem, såväl som exploderande stjärnor. I binära stjärnsystem tar det mer massiva stjärnparet ofta bort material från sin följeslagare och exponerar sin heta, UV-emitterande kärna. UVEX kommer att kartlägga fördelningen av dessa “avskalade” stjärnor i galaxer runt Vintergatan.



UC Berkeley-astronomen Daniel Weisz ansluter sig till Caltechs Fiona Harrison och andra UVEX-teamledare för att förklara vikten av det planerade ultravioletta teleskopet för vår förståelse av galaxer, stjärnor och stjärnexplosioner. Video med tillstånd av Caltech.

Teleskopet kommer också att bära en UV-spektrograf, byggd gemensamt av UC Berkeley och Caltech, för att registrera detaljer om UV-våglängder som emitteras av massiva stjärnor och under stjärnexplosioner. Dessa observationer kommer att ge nya detaljer om hur stjärnor och galaxer bildas och dör.

“En av de saker vi kommer att producera är en graf över hela vägen från tillkomsten av dessa dubbelstjärnor till vad som händer när de exploderar och interagerar med allt material runt dem som de har förlorat över tiden.” han sa. “UVEX kommer att helt förändra fältet.”

UVEX kommer också att snabbt kunna lokalisera nyupptäckta källor till ultraviolett ljus i universum. Detta kommer att göra det möjligt för den att fånga ljus efter skurar av gravitationsvågor orsakade av sammanslagning av neutronstjärnor i binära system, händelser som regelbundet registreras av tre stora samarbeten runt om i världen, inklusive Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

“Många övergående händelser ses bäst i ultraviolett ljus”, säger Bill Craig, chef för UVEX-projektet. “Att ha ett brett synfält för att följa gravitationsvågshändelser är en väldigt viktig anledning att välja detta uppdrag nu, så när LIGO går framåt i sina nästa kampanjer kommer UVEX att vara där nere till noll när de ser en sammanslagning. Sedan kan vi gå vidare igenom och se konsekvenserna av det.”

Lågmassgalaxer idag och i det tidiga universum

Weisz är särskilt intresserad av galaxer med låg massa, de som är ungefär en tiondel av Vintergatans storlek. De mest kända är de stora och små magellanska molnen (satelliter från Vintergatan som är en tiondel respektive en hundradel av Vintergatans massa), men det borde finnas miljontals mindre galaxer inom vårt galaktiska grannskap. Endast cirka 50 000 har hittills setts, och få har studerats spektroskopiskt vid ultravioletta våglängder.

2 teleskop en mörk natt med stjärnor och två ljusa galaxer på himlen

Magellanska molnen är lågmassa satellitgalaxer i Vintergatan. Dessa dvärggalaxer, som kretsar kring det galaktiska centrumet, är bara synliga från södra halvklotet. Här ses de ovanför hjälpteleskopen till Very Large Telescope (VLT) i Paranal, Chile, som drivs av European Southern Observatory.

JC Muñoz/Europeiska sydobservatoriet

“Våra känslighetsgränser sträcker sig till galaxer som är 10 000 gånger mindre massiva än Vintergatan,” sa Weisz. “Det är ungefär en miljon solmassor.”

Dessa typer av små men svaga närliggande galaxer är svåra att identifiera med optiska eller infraröda teleskop, sade han, eftersom de verkar nästan identiska med mycket avlägsna galaxer vars UV-emissioner har rödförskjutits till optiska och infraröda våglängder. Men om de dessutom sänder ut ultraviolett ljus är de förmodligen våra närmaste grannar.

“När du ser en galax som har ultraviolett, optiskt och infrarött ljus måste den vara nära,” sa Weisz. “Vi försöker kartlägga strukturen av dessa miljontals lågmassagalaxer över himlen för att bättre förstå hur massan, som huvudsakligen består av mörk materia, är fördelad i lokaluniversum.”

En bättre förståelse för närliggande lågmassagalaxer kommer att ge insikt i naturen hos många lågmassagalaxer som James Webb Space Telescope (JWST) för närvarande upptäcker i det tidiga universum.

“Dessa närliggande galaxer med låg massa är ganska små, men också mycket metallbrist. Vissa av dem har kanske bara 1% av solens metaller eller mindre”, säger Weisz. “Och det visar sig att dessa mycket metallfattiga, men mycket aktiva, stjärnbildande galaxer är analoga med vad människor hittar med JWST vid mycket hög rödförskjutning.”

Metaller, för astronomer, är allt tyngre än väte och helium, universums ursprungliga material. Ett lågt metallinnehåll innebär att en galax inte har haft tillräckligt många cykler av stjärnbildning och explosion för att så galaxen med många av de tyngre grundämnena, såsom kol, syre och järn.

Fångar UV-strålar från en supernova

En annan ledare för UC Berkeleys UVEX-vetenskapsteam, Raffaella Margutti, tillsammans med Ryan Chornock, docent i astronomi, är intresserade av vad UV-data kan berätta om supernovaexplosioner.

en grå, fyrkantig satellit med vingformade solpaneler och en öppning upptill för att samla in ultraviolett ljus

UVEX, ett nytt rymdteleskop från NASA designat för att utforska den ultravioletta himlen, kommer att utrustas med en bredfälts tvåbandsbildare och en långspaltsspektrometer med flera bredd. Leds av Caltech och leds av UC Berkeley, uppdraget förväntas lanseras 2030.

Med tillstånd av NASA

“Vårt mål är att förvärva de första UV-spektra av mycket unga supernovor mindre än två dagar efter deras explosion”, säger Margutti, professor i fysik och astronomi. “Om vi ​​kan erhålla den första tidssekvensen av UV-spektra från en supernova, kan vi hjälpa till att begränsa den kemiska sammansättningen av exploderande stjärnor och hjälpa oss att förstå deras beteende under de sista ögonblicken av deras evolution innan kärnan kollapsar.”

Andra medlemmar i UC Berkeley UVEX-teamet är Wenbin Lu, biträdande professor i astronomi, och Miller-forskaren Yuhan Yao, som fokuserar på transienta högenergifenomen, och Joshua Bloom, professor i astronomi som arbetar på sätt att kombinera data från flera satelliter . och teleskop för att reagera snabbt på övergående händelser.

NASA valde konceptet UVEX Medium-Class Explorer (MIDEX) för vidareutveckling efter en detaljerad genomgång av två föreslagna MIDEX-uppdrag och två Mission of Opportunity-koncept, och efter att ha utvärderat förslagen baserat på NASA:s nuvarande astrofysiska portfölj och byråns tillgängliga resurser. UVEX-uppdraget var det enda förslaget som valdes ut, men lanseringen försenades två år till 2030 av budgetskäl. Det tvååriga uppdraget kommer att kosta cirka 300 miljoner dollar, exklusive lanseringskostnader.

Craig, som har hanterat flera andra NASA-finansierade uppdrag, inklusive Ionospheric Connection Explorer (ICON), som lanserades 2019, noterade att UVEX är en mycket större satellit och har ungefär dubbelt så stor budget som ICON. SSL har också varit uppdragskontroll för många andra rymduppdrag, inklusive Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) och NuStar, en röntgenobservationssatellit som också var ett samarbete med Caltechs Fiona Harrison.

“Jag tror att man kan säga att detta representerar ett slags validering av det faktum att Berkeley och Space Science Laboratory har utvecklat en kärnkompetens i att genomföra uppdrag som gör att vi kan göra den vetenskap som människor vill göra,” sa Craig.

UVEX-satelliten kommer att ha en långsträckt form, som ett skjul, för att hysa teleskopets optiska komponenter. Den kommer att mäta 20 fot lång, 9 1/2 fot bred och 8 fot djup och väga cirka 2 200 pund. Dess planerade bana, som kräver en bana runt månen för att etablera sig, kommer att vara längst bort cirka 310 000 miles från jorden, närmare månen än vår planet. Detta gör att den undviker de termiska påfrestningar som är förknippade med att gå in i och ut ur jordens skugga många gånger om dagen, vilket är typiskt för stationära satelliter i låg omloppsbana om jorden.

Medan Craig fokuserar under de kommande sex åren på att sätta ihop satellitens många delar, har forskare sitt eget intensiva förberedelsearbete.

“Vi har mycket att göra eftersom det här är ett tvåårigt uppdrag och vi är tänkta att leverera allt inom sex månader efter att vi har slutfört huvuduppdraget,” sa Weisz. “Om vårt jobb är att hitta 100 miljoner galaxer måste vi i princip veta hur man gör det redan innan lanseringen. Ingen har försökt hitta 100 miljoner galaxer på hela himlen tidigare eftersom vi aldrig har kunnat göra det.” …Så så fort vi startar och kalibrerar, går vi direkt in i vetenskapsläget.”

RELATERAD INFORMATION

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *