NASAのINFUSE探査船、チーグルチーグル超新星の秘密を明らかにする

新しい音を出すロケットミッションINFUSEは、Cygnus Loop超新星の破片を研究するために発射されます。 イメージングと分光学を組み合わせたユニークな装備を活用して、恒星爆発の謎と新しい天体を生成する役割を明らかにしたいと思います。

爆発的な星の死がどのように新しい恒星系の基礎を築くかを理解するために、新しい音を出すロケットミッションが宇宙に向かっています。 統合現場紫外線分光実験、すなわちINFUSE（サウンディングロケットミッション）は2023年10月29日午後9時35分（MDT）にニューメキシコのホワイトサンズミサイル訓練場で発射される予定です。

白鳥座輪：天上の現象

毎年数ヶ月間、白鳥座（ラテン語で「白鳥」）が北半球の夜空を襲います。 翼の真上には、裏庭の天文学者と専門科学者の両方が好む標的のベール星雲（Veil Nebula）としても知られている白鳥座ループ（Cygnus Loop）があります。

この画像は、夜空の白鳥座（ラテン語「白鳥」）の写真を示しています。 ベール星雲としても知られている白鳥座の輪 超新星の残骸は、ここで長方形の箱に表示されている白鳥の翼の1つの近くに位置しています。
クレジット：NASA

白鳥座輪はかつて私たちの太陽の20倍の大きさだった星の残骸です。 約20,000年前、その星は独自の重力によって崩壊し、超新星に爆発しました。 2,600光年離れたところでも、天文学者たちは、光の閃光が日中に地球で見ることができるほど明るかったと推定しています。

超新星：銀河系建築家

超新星は巨大なライフサイクルの一部です。 彼らは星の核から生成された重金属を周囲のほこりやガスの雲に振りかけます。 彼らは私たちの体を構成する元素を含む鉄より重い宇宙のすべての化学元素の源です。 曇った雲とその余波で残された星の物質から、超新星のガスやほこりが徐々に固まり、惑星、星、新しい恒星系を形成します。

「白鳥座を作ったような超新星は、銀河の形成方法に大きな影響を与えます。」

超新星力学の理解

Cygnus Loopはまだ進行中の超新星爆発をまれに示しています。 すでに120光年を超える巨大な雲は、今日でも依然として時速約930,000マイル（時速約150万キロメートル）に拡張されています。

私たちの望遠鏡がCygnus Loopで捉えるのは超新星爆発そのものではありません。 代わりに、衝撃波の前面によって過熱したほこりやガスが冷却されて光を放つ様子を見ることができます。

「INFUSEは超新星がエネルギーを宇宙に放出する方法を観察します。 天の川 爆発波が銀河の周りを浮かぶ冷たいガスポケットに衝突したときに放出される光を捉えることによって言います。」とフレミングは言いました。

革新的な計測：INFUSE

チーグルツーグルの端にある衝撃波の前面を見るために、フレミングと彼のチームは原子外線を測定する望遠鏡を開発しました。 この光は私たちの目には見えないほどエネルギーが多すぎます。 この光は、９０，０００度から５４０，０００度の間の温度でガスを露出する。 華氏 （約50,000～300,000度 摂氏）衝撃後も依然としてチーグルします。

INFUSEは、宇宙に飛ぶことができる最初の装置である一体型現場分光器です。 この装置は、光を研究する2つの方法であるイメージングと分光学の利点を組み合わせたものです。 一般的な望遠鏡には、画像生成に優れたカメラが装備されています。 言い換えれば、光がどこから来るのかを示し、空間の配列を忠実に明らかにします。 しかし、望遠鏡は光を異なる波長または「色」に分離しない。 代わりに、結果の画像内の異なる波長がすべて重なり合う。

分光学一方、プリズムは光を虹に分離するように単一の光線を取り、成分の波長またはスペクトルに分離する。 この手順により、光源の構成、温度、移動方法に関するあらゆる種類の情報が明らかになります。 しかし、分光学は一度に1つの光の断片だけを見ることができます。 まるで狭い鍵穴で夜空を見るのと同じです。

博士課程の学生Emily Wittは、ペイロードに組み込まれる前に、INFUSEのコア光学技術である繊細なイメージスライサーをCU-LASPクリーンルームのマウントに取り付けます。 クレジット: CU ボルダー LASP/ブライアンフレミング

INFUSE装置は画像をキャプチャし、それを「スライス」して、1つの巨大な「鍵穴」にスライスを配置します。 その後、分光計は各断片をスペクトルに広げることができる。 このデータは、科学者が「データキューブ」と呼ぶ3次元画像に再構築することができます。 これは、各層が特定の光の波長を表す画像スタックに等しい。

示唆と将来の展望

INFUSEのデータを使用して、Flemingと彼のチームは特定の要素と温度を識別するだけでなく、ショックワイヤに沿ってさまざまな要素がどこにあるかを確認します。

INFUSEの組み立てとテストの大部分をリードし、データ分析をリードするCU Boulderの上級大学院生Emily Wittは、「このプロジェクトに参加することができてとても興味深いプロジェクトです」と述べました。 「これらの最初の測定により、私たちは超新星からのこれらの要素が周囲の環境とどのように混合されるかをよりよく理解することができます。 これは、超新星からの物質が地球のような惑星の一部になり、私たちのような人々の一部になる方法を理解するための大きな進歩です。

宇宙に移動するために、INFUSEペイロードは音のロケットに乗って飛びます。 この機敏で乗組員のいないロケットは、数分間データを収集するために宇宙に発射され、地面に落ちます。 INFUSEペイロードは、2段階のBlack Brant 9サウンディングロケットに乗って約240kmの最高高度を目指して飛行し、そこで観察をした後、パラシュートに乗って地上に戻って回収されます。 チームは機器をアップグレードして再リリースすることを願っています。 実際、INFUSEロケットの一部はDEUCEミッションで用途が変更されました。 オーストラリアで発売 2022年に。

NASAサウンディングロケットプログラムは、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターが管理するバージニア州ウォロップス島の機関のウォロップス飛行施設で行われます。 NASAの太陽物理学部は、その機関のサウンドロケットプログラムを管理しています。 INFUSEペイロードの開発は、NASAの天体物理学部門でサポートされました。