COSI: Το νέο τηλεσκόπιο της NASA που θα κοιτάξει στα πιο βίαια φαινόμενα του Σύμπαντος

Στα πιο βίαια και ενεργητικά φαινόμενα του Σύμπαντος στρέφει το βλέμμα του το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο COSI της NASA, το οποίο προετοιμάζεται για να ξεκινήσει μια αποστολή που μπορεί να δώσει νέα στοιχεία για την αντιύλη, τον θάνατο των άστρων και τον σχηματισμό των χημικών στοιχείων.

Το COSI (Compton Spectrometer and Imager) βρίσκεται αυτή την περίοδο στο στάδιο της συναρμολόγησης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ.

Η NASA έδωσε στη δημοσιότητα φωτογραφία από τις εργασίες, στην οποία μηχανικοί και στελέχη του πανεπιστημίου φαίνονται να ανυψώνουν τη διάταξη των ανιχνευτών από τον πάγκο εργασίας.

Το τηλεσκόπιο έχει σχεδιαστεί για να παρατηρεί ακτίνες γάμμα, δηλαδή την πιο ενεργητική μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Σε αντίθεση με το ορατό φως, οι ακτίνες γάμμα μπορούν να αποκαλύψουν διεργασίες που πραγματοποιούνται σε ακραίες συνθήκες και συνδέονται με ορισμένα από τα πιο βίαια γεγονότα του Κόσμου.

Η εκτόξευση του COSI προγραμματίζεται για το 2027 με πύραυλο Falcon 9 της SpaceX από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ.

Στο επίκεντρο η αντιύλη

Ένας από τους βασικούς στόχους της αποστολής είναι να βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν από πού προέρχονται τα ποζιτρόνια στον Γαλαξία.

Τα ποζιτρόνια είναι τα αντισωματίδια των ηλεκτρονίων και έχουν ίδια μάζα, αλλά αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Όταν ύλη και αντιύλη συναντώνται, μπορούν να αλληλοεξουδετερωθούν, μετατρέποντας τη μάζα τους σε ενέργεια.

Το COSI θα αναζητήσει την χαρακτηριστική ακτινοβολία που παράγεται από αυτή τη διαδικασία. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η εκπομπή στα 511 keV, η οποία έχει παρατηρηθεί προς την κεντρική περιοχή του Γαλαξία.

Με τη χαρτογράφηση αυτής της ακτινοβολίας, οι ερευνητές θέλουν να εντοπίσουν καλύτερα τις πηγές των ποζιτρονίων και να κατανοήσουν τους μηχανισμούς που οδηγούν στην παραγωγή τους.

Θα εξετάσει τα τελευταία στάδια των άστρων

Το COSI θα έχει τη δυνατότητα να μελετήσει και τις διαδικασίες που συμβαίνουν όταν τα άστρα φτάνουν στα τελευταία στάδια της ζωής τους.

Οι ακτίνες γάμμα μπορούν να μεταφέρουν πληροφορίες για πυρηνικές αντιδράσεις και για τον σχηματισμό νέων χημικών στοιχείων. Το τηλεσκόπιο θα λειτουργεί σε ενεργειακό εύρος από 0,2 έως 5 MeV, επιτρέποντας στους επιστήμονες να εξετάσουν φαινόμενα που δεν είναι δυνατό να παρατηρηθούν με συμβατικά τηλεσκόπια ορατού φωτός.

Παράλληλα, θα μετρά την πόλωση των ακτίνων γάμμα. Οι συγκεκριμένες μετρήσεις μπορούν να αποκαλύψουν στοιχεία για τη γεωμετρία και τα ισχυρά μαγνητικά πεδία γύρω από ακραία αστροφυσικά αντικείμενα, όπως οι μαύρες τρύπες που καταβροχθίζουν ύλη.

Από τις μαύρες τρύπες μέχρι τα βαρυτικά κύματα

Η αποστολή θα μπορεί να αναζητά επίσης ηλεκτρομαγνητικά σήματα που συνδέονται με κοσμικά γεγονότα τα οποία έχουν εντοπιστεί με άλλες μεθόδους.

Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η μελέτη γεγονότων που παράγουν βαρυτικά κύματα. Ο συνδυασμός διαφορετικών ειδών σημάτων αποτελεί τη λεγόμενη αστρονομία πολλαπλών αγγελιοφόρων και επιτρέπει στους επιστήμονες να εξετάζουν ένα κοσμικό γεγονός από περισσότερες από μία πλευρές.

Έτσι, το COSI δεν θα περιοριστεί στην καταγραφή μιας συγκεκριμένης μορφής ακτινοβολίας, αλλά θα αποτελέσει μέρος μιας ευρύτερης προσπάθειας για την κατανόηση των πιο ακραίων φαινομένων του Σύμπαντος.

Η τεχνολογία δοκιμάζεται εδώ και δύο δεκαετίες

Το COSI αποτελεί εξέλιξη μιας τεχνολογίας που έχει δοκιμαστεί επί περίπου 20 χρόνια μέσω επιστημονικών πτήσεων με αερόστατα.

Η πιο πρόσφατη μεγάλη δοκιμή πραγματοποιήθηκε το 2016 με υπερπιεστικό αερόστατο της NASA. Η διαστημική έκδοση έχει σχεδιαστεί ώστε να προσφέρει μεγαλύτερη ευαισθησία, καλύτερη φασματική και γωνιακή ανάλυση και ευρεία κάλυψη του ουρανού.

Οι ανιχνευτές του τηλεσκοπίου θα πρέπει, μάλιστα, να διατηρούνται σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από περίπου -183 βαθμούς Κελσίου. Η εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία περιορίζει τον θερμικό θόρυβο και επιτρέπει την ανίχνευση των πολύ ασθενών σημάτων των ακτίνων γάμμα.

Στην ανάπτυξη της αποστολής συμμετέχουν ερευνητικοί οργανισμοί και εταιρείες, μεταξύ των οποίων το Space Sciences Laboratory του UC Berkeley, το UC San Diego, το Naval Research Laboratory, το Goddard Space Flight Center της NASA, η Northrop Grumman, το Space Dynamics Laboratory και η Ιταλική Διαστημική Υπηρεσία.

Η κύρια αποστολή έχει σχεδιαστεί να διαρκέσει δύο χρόνια. Εφόσον τηρηθεί ο προγραμματισμός, το COSI θα εκτοξευθεί το 2027 και θα αρχίσει να παρατηρεί το Σύμπαν σε ένα ενεργειακό εύρος που μέχρι σήμερα παραμένει ιδιαίτερα δύσκολο να μελετηθεί.

Από εκεί, το μικρό διαστημικό τηλεσκόπιο θα αναζητήσει τα ίχνη της αντιύλης, θα εξετάσει τον θάνατο των άστρων και θα προσπαθήσει να φωτίσει τις ακραίες διεργασίες που βρίσκονται πίσω από μερικά από τα πιο βίαια φαινόμενα του Σύμπαντος.