4.8K
Почти через 50 лет после того, как британский астрофизик Джоселин Белл обнаружил быстро вращающиеся нейтронные звезды, NASA запускает первую в мире миссию, посвященную изучению этих необычных объектов.
Neutron Star Interior Composition Explorer или NICER будет доставлен на Международную космическую станцию (МКС) на борту SpaceX CRS-11, запуск которой назначен на 4 апреля 2017 года.
Примерно через неделю после установки NICER на МКС эта единственная в своем роде миссия начнет наблюдать нейтронные звезды, самые плотные объекты во Вселенной. Исследование будет сосредоточено, в первую очередь, на пульсарах – тех нейтронных звездах, которые, как нам кажется, подмигивают, когда во время вращения размахивают лучами радиации, подобно космическому маяку.
Экстремальная физика
Из-за экстремальной природы нейтронные звезды и пульсары вызывают большой интерес. Их существование было теоретически предложено в 1939 году, а в 1967 году они были обнаружены.
Эти объекты являются остатками массивных звезд размером с Нью-Йорк. Их интенсивная гравитация сдавливает поразительное количество материи – более чем в 1,4 раза больше, чем содержится в Солнце. В этих сферах размером с город, создается стабильная, но невероятно плотная материя, которая нигде не встречается во Вселенной. Лишь одна чайная ложка вещества нейтронной звезды на Земле весила бы миллиард тонн.
«Природа материи в этих условиях является многолетней нерешенной загадкой. Теоретики выдвинули множество моделей для описания физики, управляющей недрами нейтронных звезд. С помощью NICER мы сможем, наконец, сравнить эти теории с наблюдениями», – сказал Кит Гендро, руководитель миссии из Центра космических полетов NASA имени Годдарда (США).
Хотя нейтронные звезды испускают излучение по всему спектру, наблюдение за ними в рентгеновском свете дает наибольшее понимание их структуры и высокоэнергетических явлений, включая термоядерные взрывы и самые мощные магнитные поля, известные в космосе.
В течение 18-месячной миссии NICER будет собирать рентгеновские лучи, созданные огромными магнитными полями нейтронных звезд и горячими регионами, расположенными на их двух магнитных полюсах. В этих местах интенсивные магнитные поля объектов выходят из поверхностей, а частицы, попавшие в эти поля, стекают вниз и генерируют рентгеновские лучи, когда ударяются о поверхность звезды. На Земле лучи видны как вспышки излучения в диапазоне от секунд до миллисекунд в зависимости от того, насколько быстро вращается пульсар.
Рентгеновская навигация
Поскольку эти пульсации предсказуемы, их можно использовать в качестве небесных часов, обеспечивая высокоточное время. Ученые попытаются превратить сверхчувствительные датчики и зеркала NICER в своеобразную звездную систему GPS для сверхточного определения положения МКС на орбите при помощи сигналов пульсаров.
Если бы межпланетная миссия была оснащена таким навигационным устройством она могла бы самостоятельно вычислить свое местоположение, и в значительной степени не зависеть от сети космического пространства NASA, которая считается самой чувствительной телекоммуникационной системой в мире.
«Наша основная цель – наука. Но мы можем использовать те же измерения, чтобы продемонстрировать рентгеновскую навигацию», – добавил Кит Гендро.
Рентгеновская связь
Однако, рентгеновская навигация с использованием NICER не единственная технология, которую команда хотела бы опробовать. Ученые хотят продемонстрировать передачу данных при помощи рентгеновских лучей – технологию, которая в конечном итоге позволит космическим путешественникам передавать гигабиты данных в секунду на межпланетные расстояния.
Центральное место в этой потенциальной демонстрации занимает Goddard’s Modulated X-ray Source или MXS. Это устройство генерирует рентгеновское излучение с быстро меняющейся интенсивностью, включаясь и выключаясь много раз в секунду, чтобы имитировать, например, пульсации нейтронной звезды.
В дополнение к многообещающим скоростям передачи данных на огромные расстояния, рентгеновская связь обеспечит «общение» с гиперзвуковыми транспортными средствами и космическими аппаратами.
«Это очень интересный эксперимент, который мы, надеюсь, проведем на космической станции в следующем году», — заключил Кит Гендро.