Il NuSTAR della NASA fa scoperte illuminate con una luce “inquietante”.

Quasi 10 anni fa, la NASA nostar (Nuclear Spectroscopic Array) L’Osservatorio spaziale a raggi X studia alcuni degli oggetti ad alta energia nell’universo, come le stelle morte e i buchi neri supermassicci che entrano in collisione con il gas caldo. Durante quel periodo, gli scienziati hanno dovuto fare i conti con la luce diffusa che filtrava dai lati dell’osservatorio, che può interferire con le osservazioni proprio come il rumore esterno può soffocare una telefonata.

Ma i membri del team hanno ora scoperto come utilizzare la luce a raggi X vaganti per identificare gli oggetti nella visione periferica di Neustar e allo stesso tempo effettuare regolari osservazioni del bersaglio. Questo sviluppo ha il potenziale per moltiplicare le informazioni fornite da NuSTAR. Un nuovo articolo scientifico pubblicato sull’Astrophysical Journal descrive il primo utilizzo delle osservazioni di luce parassita Neustar per identificare un oggetto cosmico, in questo caso una stella di neutroni.

Frammenti di materiale rimasti dopo il collasso di una stella Le stelle di neutroni sono alcuni degli oggetti più densi dell’universo, secondi solo ai buchi neri. I loro forti campi magnetici intrappolano le molecole di gas e le dirigono verso la superficie della stella di neutroni. Quando le particelle vengono accelerate e attivate, rilasciano raggi X ad alta energia che NuSTAR può rilevare.

Il nuovo studio descrive un sistema chiamato SMC X-1, che consiste in una stella di neutroni in orbita attorno a una stella vivente in una delle due piccole galassie in orbita attorno alla Via Lattea (la galassia natale della Terra). La luminosità dell’emissione di raggi X di SMC X-1 sembra variare notevolmente se osservata con i telescopi, ma decenni di osservazioni dirette da parte di NuSTAR e altri telescopi hanno rivelato uno schema di fluttuazioni. Gli scienziati hanno identificato diverse ragioni per il cambiamento di luminosità di SMC X-1 quando studiato con i telescopi a raggi X. Ad esempio, la luminosità dei raggi X diminuisce quando la stella di neutroni scende dietro la stella vivente ad ogni orbita. Secondo il documento, i dati sulla luce diffusa erano abbastanza sensibili da catturare alcuni di quei cambiamenti ben documentati.

“Penso che questo articolo dimostri che questo approccio alla luce parassita è affidabile, perché abbiamo osservato fluttuazioni di luminosità nella stella di neutroni in SMC X-1 che abbiamo già confermato con osservazioni dirette”, ha affermato McKinley Brumbach, astrofisico al Caltech a Pasadena, California. e autore principale del nuovo studio. “D’ora in poi, sarebbe fantastico se potessimo utilizzare i dati sulla luce parassita per guardare le cose quando non sappiamo già se cambiano regolarmente di luminosità e potenzialmente utilizzare questo approccio per rilevare i cambiamenti”.

forma e funzione

Il nuovo approccio è possibile grazie alla forma di Neustar, che ricorda un manubrio o un osso di cane: ha due componenti massicci alle due estremità di una struttura stretta di 33 piedi (lunga 10 metri) chiamata albero dispiegabile o bolla. In genere, i ricercatori indicano uno degli arti massicci – che contiene l’ottica o i dispositivi che raccolgono i raggi X – verso l’oggetto che vogliono studiare. La luce viene trasmessa lungo il boom ai rivelatori all’altra estremità del veicolo spaziale. La distanza tra i due è necessaria per focalizzare la luce.

Ma la luce diffusa raggiunge anche i rivelatori entrando attraverso i lati del boom, bypassando l’ottica. Appare nel campo visivo di NuSTAR insieme alla luce di qualsiasi oggetto osservato direttamente dal telescopio, ed è spesso facilmente riconoscibile a occhio nudo: forma un cerchio di debole luce che emana dai lati dell’immagine. (Non sorprende che la luce parassita sia un problema per molti altri telescopi spaziali e terrestri.)

Un gruppo di membri del team NuSTAR ha trascorso gli ultimi anni a separare la luce parassita dalle varie osservazioni NuSTAR. Dopo aver identificato le sorgenti di raggi X luminose note nelle vicinanze di ciascuna osservazione, hanno utilizzato modelli computerizzati per prevedere quanta luce diffusa dovrebbe apparire in base all’oggetto luminoso nelle vicinanze. Hanno anche esaminato quasi tutte le note Neustar per confermare l’evidente segno di luce diffusa. Il team ha creato un catalogo di circa 80 oggetti per i quali Neustar ha raccolto osservazioni di luce diffusa e ha chiamato il gruppo “StrayCats”.

“Immagina di essere seduto in un cinema tranquillo, guardando il dramma e ascoltando le esplosioni nel film d’azione che sta suonando nella porta accanto”, ha detto Brian Griffinstat, ricercatore senior al Caltech e membro del team Neustar che guida il lavoro di StrayCats . “In passato, ecco com’era la luce parassita: una distrazione da ciò su cui stavamo cercando di concentrarci. Ora abbiamo gli strumenti per trasformare quel rumore extra in dati utili e aprire un modo completamente nuovo di utilizzare NuSTAR per studiare il universo.”

Naturalmente, i dati sulla luce parassita non possono sostituire le osservazioni dirette di NuSTAR. Oltre a non focalizzare la luce parassita, molte cose che Neustar può vedere direttamente sono troppo deboli per apparire nel catalogo delle luci parassite. Ma Grefenstette ha detto che diversi studenti del Caltech hanno esaminato i dati e trovato casi di rapida luminosità da oggetti oceanici, che potrebbero essere un numero qualsiasi di eventi drammatici, come esplosioni termonucleari sulla superficie delle stelle di neutroni. Osservare la frequenza e l’intensità dei cambiamenti di luminosità delle stelle di neutroni può aiutare gli scienziati a decifrare cosa succede a questi oggetti.

“Se stai cercando un modello nel comportamento a lungo raggio o nella luminosità di una sorgente di raggi X, le osservazioni della luce diffusa possono essere un ottimo modo per controllare più spesso e stabilire una linea di base”, ha affermato Renee Ludlam, Einstein Fellow nel programma Hubble Fellowship della NASA al Caltech e membro del programma Einstein Hubble Fellowship al Caltech nel team StrayCats. “Possono anche permetterci di osservare strani comportamenti in questi oggetti quando meno ce lo aspettiamo o quando normalmente non saremmo in grado di puntare NuSTAR direttamente su di essi. Le osservazioni a luce parassita non sostituiscono le osservazioni dirette, ma più dati sono sempre Buona.”

Maggiori informazioni sulla missione

NuSTAR è stata lanciata il 13 giugno 2012. È la missione Small Explorer guidata da Caltech e gestita da JPL per la direzione della missione scientifica della NASA a Washington, ed è stata sviluppata in collaborazione con la Danish Technical University (DTU) e l’Agenzia spaziale italiana (ASI ). L’ottica del telescopio è stata costruita dalla Columbia University, dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, e dal DTU. Il veicolo spaziale è stato costruito da Orbital Sciences Corp. a Dallas, Virginia. Il centro operativo della missione NuSTAR si trova presso l’Università della California, a Berkeley, e l’archivio dati ufficiale si trova presso il Centro di ricerca dell’archivio di scienze astrofisiche ad alta energia della NASA. L’ASI fornisce la stazione di terra della missione e un archivio dati invertito. Il California Institute of Technology gestisce il Jet Propulsion Laboratory della NASA.

Per ulteriori informazioni su NuSTAR, visitare:

http://www.nasa.gov/nustar

E il

www.nustar.caltech.edu