Se Establece La Misión NICER De La NASA Para Estudiar Misteriosas Estrellas De Neutrones

Un nuevo NASA La misión se dirige a la Estación Espacial Internacional el próximo mes para observar uno de los objetos observables más extraños del universo. El Explorador de Composición Interior de Estrellas de Neutrones (NICER) se instalará a bordo de la estación espacial como la primera misión dedicada al estudio de estrellas de neutrones.


Aunque sabemos que las estrellas de neutrones son pequeñas y extremadamente densas , todavía hay muchos aspectos de estos remanentes de muertes explosivas de otras estrellas que aún tenemos que comprender. NICER, una instalación que se instalará en el exterior de la Estación Espacial Internacional, busca encontrar las respuestas a algunas de las preguntas que aún se hacen sobre las estrellas de neutrones. Al capturar el tiempo de llegada y la energía de los fotones de rayos X producidos por los púlsares emitidos por las estrellas de neutrones, NICER busca responder preguntas de hace décadas sobre formas extremas de materia y energía. Los datos de NICER también se utilizarán en SEXTANT, una demostración a bordo de pulsar -Basado en navegación.

UN estrella neutrón comienza su vida como una estrella entre aproximadamente siete y 20 veces la masa de nuestro sol. Cuando este tipo de estrella se queda sin combustible, colapsa por su propio peso, aplastando su núcleo y provocando una explosión de supernova. Lo que queda es una esfera ultradensa de solo unos 20 kilómetros (12 millas) de ancho, del tamaño de una ciudad, pero con hasta el doble de la masa de nuestro sol comprimida en su interior. En la Tierra, una cucharadita de materia de estrella de neutrones pesaría mil millones de toneladas.

“Si tomas el Monte Everest y lo aprietas en algo como un terrón de azúcar, ese es el tipo de densidad del que estamos hablando”, dijo Keith Gendreau, investigador principal de NICER en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Debido a que las estrellas de neutrones son tan densas, los científicos no están seguros de cómo se comporta la materia en su interior. En la experiencia cotidiana, los objetos están compuestos por átomos. Cuando se forman las estrellas de neutrones, sus átomos se trituran y se fusionan. Como resultado, la mayor parte de una estrella de neutrones está formada por partículas subatómicas muy compactas, principalmente neutrones, así como protones y electrones, en varios estados. Las mediciones de NICER ayudarán a los científicos a comprender mejor cómo se comporta la materia en este entorno.

“Tan pronto como vas por debajo de la superficie de una estrella de neutrones, las presiones y densidades aumentan extremadamente rápido, y pronto estás en un entorno que no puedes producir en ningún laboratorio de la Tierra”, dijo. Universidad de Colombia el científico investigador Slavko Bogdanov, que dirige el grupo de modelado de curvas de luz de NICER.

El único objeto que se sabe que es más denso que una estrella de neutrones es su primo oscuro, el calabozo . Un agujero negro se forma cuando una estrella de aproximadamente 20 veces la masa de nuestro sol colapsa. La poderosa gravedad de un agujero negro establece una barrera conocida como horizonte de eventos, que impide la observación directa. Entonces, los científicos recurren a las estrellas de neutrones para estudiar la materia en el límite observable más extremo de la naturaleza.

“Las estrellas de neutrones representan un límite de densidad natural para la materia estable que no se puede exceder sin convertirse en un agujero negro”, dijo Zaven Arzoumanian de Goddard, investigador principal adjunto de NICER y líder científico. “No sabemos qué sucede con la materia cerca de esta densidad máxima”.

Para estudiar este límite, NICER observará estrellas de neutrones que giran rápidamente, también conocidas como púlsares. Estas estrellas pueden girar cientos de veces por segundo, más rápido que las cuchillas de una licuadora doméstica. Los púlsares también poseen campos magnéticos enormemente fuertes, billones de veces más fuertes que los de la Tierra. La combinación de rotación rápida y magnetismo fuerte acelera las partículas a casi la velocidad de la luz. Algunas de estas partículas siguen el campo magnético hacia la superficie, lloviendo sobre los polos magnéticos y calentándolos hasta que forman los denominados puntos calientes que brillan intensamente con rayos X.

“NICER está diseñado para ver la emisión de rayos X de esos puntos calientes”, dijo Arzoumanian. “A medida que las manchas se desplazan hacia nosotros, vemos más intensidad a medida que se mueven hacia nuestra línea de visión y menos a medida que se mueven, iluminando y atenuando cientos de veces por segundo”.

La gravedad de una estrella de neutrones es tan fuerte que deforma el espacio-tiempo, la estructura del cosmos, distorsionando nuestra vista de la superficie de la estrella y sus puntos calientes. NICER medirá los cambios de brillo relacionados con estas distorsiones a medida que la estrella gira. Esto permitirá a los científicos determinar el radio del púlsar, una medida clave necesaria para comprender completamente su estructura interior.

“Una vez que tenemos una medida de la masa y el radio, podemos vincular esos resultados directamente con la física nuclear de lo que sucede cuando se comprime tanta masa en un volumen tan pequeño”, dijo Arzoumanian.

Además de comprender cómo se unen las estrellas de neutrones, las observaciones de NICER también ayudarán a los científicos a comprender mejor la masa crítica que debe alcanzar una estrella antes de que pueda convertirse en un agujero negro. Esto es particularmente importante en sistemas donde las estrellas de neutrones orbitan alrededor de otra estrella, lo que les permite extraer material de la estrella compañera y ganar más masa.

“Cuantas más estrellas de neutrones observemos en masas altas, mayor será el umbral de masa para que una estrella se convierta en un agujero negro”, dijo Alice Harding, miembro del equipo científico de NICER, de Goddard. “Comprender cuál es esa masa crítica nos ayudará a determinar cuántos agujeros negros y estrellas de neutrones hay en el universo”.

NICER también brindará a los científicos y tecnólogos una oportunidad única para hacer avances en la navegación del espacio profundo. Sus mediciones de rayos X registrarán los tiempos de llegada de los pulsos de cada estrella de neutrones que observe, utilizando las emisiones regulares de los púlsares como relojes cósmicos ultraprecisos, rivalizando con los exactitud de relojes atómicos como los que se utilizan dentro de los satélites GPS. El software de vuelo incorporado, desarrollado para la demostración de Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology (SEXTANT), puede ver cómo la llegada prevista de pulsos de rayos X de una estrella de neutrones determinada cambia a medida que NICER se mueve en su órbita. La diferencia entre los tiempos de llegada esperados y reales permite a SEXTANT determinar la órbita de NICER únicamente mediante la observación de púlsares.

Aunque las naves espaciales en órbita terrestre utilizan el mismo sistema GPS que ayuda a los conductores a navegar en tierra, no existe un sistema equivalente disponible para naves espaciales que viajan mucho más allá de la Tierra.

“A diferencia de los satélites GPS, que solo orbitan alrededor de la Tierra, los púlsares se distribuyen por nuestra galaxia”, dijo Jason Mitchell, gerente de proyecto SEXTANT en Goddard. “Así que podemos usarlos para formar un sistema similar a un GPS que pueda soportar la navegación de naves espaciales por todo el sistema solar, permitiendo la exploración del espacio profundo en el futuro”.

La instalación en la estación espacial brinda a los científicos y tecnólogos la oportunidad de desarrollar una misión multipropósito en una plataforma establecida.

“Con la misión NICER-SEXTANT, tenemos una excelente oportunidad de utilizar la Estación Espacial Internacional para demostrar la tecnología que nos llevará al sistema solar exterior y más allá, y nos hablará sobre algunos de los objetos más emocionantes del cielo”, Gendreau dijo.

NICER es una Misión de Oportunidad de Astrofísica dentro del programa Explorer de la NASA, que brinda oportunidades de vuelo frecuentes para investigaciones científicas de clase mundial desde el espacio utilizando enfoques de gestión innovadores, optimizados y eficientes dentro de las áreas de ciencia heliofísica y astrofísica. La Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA apoya el componente SEXTANT de la misión, demostrando la navegación de naves espaciales basadas en púlsares.

enlaces relacionados

  • Sitio web de la misión NICER de la NASA

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