Un nuevo experimento programado para el lanzamiento del 14 de agosto a la Estación Espacial Internacional proporcionará una visión sin precedentes de una lluvia de partículas del espacio profundo, llamadas rayos cósmicos, que constantemente baña nuestro planeta. La misión Energética y Misa de Rayos Cósmicos destinada aLa Estación Espacial Internacional ISS-CREAM está diseñada para medir las partículas de mayor energía de cualquier detector que haya volado en el espacio.
CREAM se desarrolló originalmente como parte del Programa Balloon de la NASA, durante el cual devolvió mediciones de alrededor de 120,000 pies en siete vuelos entre 2004 y 2016.
"El experimento del globo CREAM logró una exposición total al cielo de 191 días, un récord para cualquier experimento astronómico en globo", dijo Eun-Suk Seo, profesor de física en la Universidad de Maryland en College Park y el investigador principal del experimento."Operar en la estación espacial aumentará nuestra exposición en más de 10 veces, llevándonos más allá de los límites de energía tradicionales de las mediciones directas".
Nuevos instrumentos deportivos, así como versiones restauradas de detectores utilizados originalmente en vuelos en globo sobre la Antártida, el experimento ISS-CREAM de 1.4 toneladas 1.300 kilogramos del tamaño de un refrigerador se entregará a la estación espacial como parte del 12º SpaceXmisión de servicio de reabastecimiento comercial. Una vez allí, ISS-CREAM se trasladará a la plataforma de Instalación Expuesta que se extiende desde Kibo, el Módulo Experimental Japonés.
De esta percha orbital, se espera que ISS-CREAM estudie la "lluvia cósmica" durante tres años, tiempo necesario para proporcionar mediciones directas incomparables de raros rayos cósmicos de alta energía.
A energías superiores a aproximadamente mil millones de electronvoltios, la mayoría de los rayos cósmicos nos llegan desde más allá de nuestro sistema solar. Varias líneas de evidencia, incluidas las observaciones del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, respaldan la idea de que las ondas de choque de los escombros en expansión deestrellas que explotaron como supernovas aceleran los rayos cósmicos hasta energías de 1,000 billones de voltios de electrones PeV. Eso es 10 millones de veces la energía de los rayos de protones médicos utilizados para tratar el cáncer. Los datos de ISS-CREAM permitirán a los científicos examinar cómo otras fuentes además de los restos de supernovascontribuir a la población de rayos cósmicos.
Los protones son las partículas de rayos cósmicos más comunes, pero los electrones, los núcleos de helio y los núcleos de elementos más pesados constituyen un pequeño porcentaje. Todas son muestras directas de materia del espacio interestelar. Pero debido a que las partículas están cargadas eléctricamente, interactúan con el galácticocampos magnéticos, lo que hace que vaguen en su viaje a la Tierra. Esto revuelve sus caminos y hace que sea imposible rastrear partículas de rayos cósmicos hasta sus fuentes.
"Un desafío adicional es que el flujo de partículas que golpean cualquier detector disminuye constantemente con energías más altas", dijo el co-investigador ISS-CREAM Jason Link, investigador del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland ". Así que para explorar mejorenergías más altas, o necesitamos un detector mucho más grande o mucho más tiempo de observación. Operar en la estación espacial nos proporciona este tiempo extra ".
Los grandes sistemas terrestres estudian los rayos cósmicos a energías superiores a 1 PeV al hacer que la atmósfera de la Tierra sea el detector. Cuando un rayo cósmico golpea el núcleo de una molécula de gas en la atmósfera, ambos explotan en una lluvia de metralla subatómica que desencadena un efecto más ampliocascada de colisiones de partículas. Algunas de estas partículas secundarias alcanzan detectores en el suelo, proporcionando información que los científicos pueden usar para inferir las propiedades del rayo cósmico original.
Estas secundarias también producen un fondo interferente que limita la efectividad de las operaciones de globo de CREAM. Eliminar ese fondo es otra ventaja de reubicarse en órbita.
Con un número decreciente de partículas con energías crecientes, el espectro de rayos cósmicos se asemeja vagamente al perfil de una pierna humana. En las energías PeV, esta disminución se intensifica abruptamente, formando un detalle que los científicos llaman la "rodilla". ISS-CREAM es el primer espaciomisión capaz de medir el bajo flujo de rayos cósmicos en las energías que se acercan a la rodilla.
"El origen de la rodilla y otras características siguen siendo misterios antiguos", dijo Seo. "Se han propuesto muchos escenarios para explicarlos, pero no sabemos cuál es la correcta".
Los astrónomos no creen que los remanentes de supernovas sean capaces de alimentar los rayos cósmicos más allá del rango PeV, por lo que la rodilla puede tener forma en parte por la caída de sus rayos cósmicos en esta región.
"Los rayos cósmicos de alta energía transportan una gran cantidad de información sobre nuestro vecindario interestelar y nuestra galaxia, pero no hemos podido leer estos mensajes con mucha claridad", dijo el co-investigador John Mitchell de Goddard. "ISS-CREAM"representa un paso significativo en esta dirección "
ISS-CREAM detecta partículas de rayos cósmicos cuando chocan contra la materia que forma sus instrumentos. Primero, un detector de carga de silicio mide la carga eléctrica de las partículas entrantes, luego las capas de carbono proporcionan objetivos que fomentan los impactos, produciendo cascadas de partículas que fluyenen los detectores eléctricos y ópticos que se encuentran debajo, mientras un calorímetro determina su energía. Dos sistemas de detectores basados en centelleadores brindan la capacidad de discernir entre electrones y protones cargados individualmente. En total, ISS-CREAM puede distinguir electrones, protones y núcleos atómicos tan masivos como el hierro.chocan con los instrumentos.
ISS-CREAM se unirá a otros dos experimentos de rayos cósmicos que ya trabajan en la estación espacial. El Espectrómetro Magnético Alfa AMS-02, liderado por una colaboración internacional patrocinada por el Departamento de Energía de EE. UU., Está mapeando rayos cósmicos hasta un billónvoltios de electrones, y el Telescopio de electrones calorimétricos CALET liderado por Japón, también ubicado en la Instalación expuesta de Kibo, está dedicado al estudio de los electrones de rayos cósmicos.
La gestión general de ISS-CREAM e integración para su aplicación de estación espacial fue proporcionada por la Instalación de Vuelo Wallops de la NASA en la costa este de Virginia. ISS-CREAM se desarrolló como parte de una colaboración internacional dirigida por la Universidad de Maryland en College Park, que incluyeequipos de la NASA Goddard, Penn State University en University Park, Pennsylvania, y Northern Kentucky University en Highland Heights, así como instituciones colaboradoras en la República de Corea, México y Francia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :