V roce 2012 byla balónem nesená observatoř známá jako Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER) se vznesl na oblohu, aby provedl vysokohorská pozorování galaktického kosmického záření (GCRs). Pokračuje v tradici svého předchůdce ( TYGR ), SuperTiger vytvořil nový rekord po dokončení 55denního letu nad Antarktidou – k němuž došlo mezi prosincem 2012 a lednem 2013.
Dne 16. prosince 2019, po několika pokusech o start, se observatoř znovu vznesla do vzduchu a dvakrát přeletěl Antarktidu v rozmezí pouhých tří a půl týdne. Stejně jako jeho předchůdce, SuperTIGER je společným úsilím navrženým ke studiu kosmického záření – vysokoenergetických protonů a atomových jader – které pocházejí mimo naši sluneční soustavu a cestují vesmírem rychlostí blízkou rychlosti světla.
Program SuperTIGER je výsledkem spolupráce Washingtonské univerzity v St. Louis, Minnesotské univerzity a Goddardova vesmírného letového střediska NASA (GSFC) a Jet Propulsion Laboratory na California Institute of Technology (Caltech). Tento balónový přístroj je navržen tak, aby studoval vzácný typ kosmického záření, které se skládá z atomových jader těžkých prvků.
Konečným cílem je zjistit, kde a jak mohou tyto paprsky dosáhnout rychlostí těsně před rychlostí světla, a také otestovat vznikající model, kde se předpokládá, že kosmické záření pochází z volných kup, které obsahují mladé, hmotné hvězdy. Tak jako Brian Rauch – odborný asistent na Washingtonské univerzitě a hlavní řešitel SuperTIGER – vysvětlil, že klíčem k úspěchu je čas:
„Význam našeho pozorování roste s počtem událostí, které pozorujeme v podstatě lineárně s časem, takže jednoduše chceme mít co nejdelší let, abychom maximalizovali statistiky shromážděných dat. Den dat je malý přírůstek pokroku a my prostě musíme sklopit hlavy a pořád makat.“
Abychom to shrnuli, kosmické záření jsou energetické částice, které pocházejí z našeho Slunce, z jiných hvězd v galaxii a z jiných galaxií vůbec. Nejběžnější typ, který tvoří zhruba 90 % všech paprsků detekovaných vědci, sestává z protonů nebo jader vodíku, zatímco jádra helia a elektrony jsou na druhém a třetím místě (tj. 8 % a 1 %).
Zbývající 1 % tvoří jádra těžších prvků, jako je železo, jejichž shodnost se snižuje v závislosti na jejich hmotnosti. Pomocí SuperTIGER výzkumný tým hledá nejvzácnější typ ze všech, „ultratěžká“ jádra kosmického záření, která jsou těžší než železo – od kobaltu po baryum. Tyto prvky se tvoří v jádrech hmotných hvězd, které se pak rozptýlí do vesmíru, když hvězdy přejdou na supernovu.
Infografika popisující misi SuperTIGER. Kredit: NASA/GSFC
Výbuchy také vedou ke krátkému, ale intenzivnímu výbuchu neutronů, které se mohou spojit s železnými jádry, rozpadnout se na protony a vytvořit těžší prvky. Rázová vlna produkovaná explozí také zachycuje a urychluje tyto částice, dokud se z nich nestanou rychle se pohybující vysokoenergetické kosmické paprsky. Jak vysvětlil John Mitchell, hlavní spoluřešitel mise v Goddard Space Flight Center NASA:
„Těžké prvky, jako je zlato ve vašich špercích, se vyrábí speciálními procesy ve hvězdách a SuperTIGER nám chce pomoci pochopit, jak a kde se to děje. Všichni jsme hvězdný prach, ale zjištění, kde a jak se tento hvězdný prach vyrábí, nám pomůže lépe porozumět naší galaxii a našemu místu v ní.“
Když tyto paprsky dopadnou na zemskou atmosféru, explodují a produkují spršky sekundárních částic, z nichž některé dosáhnou detektorů na zemi. Po mnoho let vědci používali tyto detekce k odvození vlastností původního kosmického záření. Vytvářejí také rušivý efekt pozadí, a proto jsou letecké přístroje při jejich studiu mnohem efektivnější.
Letem do výšky 40 000 metrů (130 000 stop) nad mořem jsou SuperTIGER a podobné vědecké balony schopny vznášet se nad 99,5 % atmosféry. Po několika zpožděních souvisejících s počasím začal let SuperTIGER-2 16. prosince 2019 v časných ranních hodinách, po kterém balón dokončil svou první úplnou revoluci Antarktidy do 31. prosince.
Kromě toho se tým mise musel vypořádat s některými technickými závadami, které zahrnovaly problémy s napájením a poruchu počítače, která vyřadila jeden z modulů detektoru na začátku letu. Navzdory tomu tým dostal balón do vzduchu v tom, co Úřad balónového programu NASA nazval „ obraz-perfektní spuštění .“ Jak Rauch uvedl v tiskové zprávě univerzity těsně před spuštěním:
„Po třech antarktických sezónách – s 19 pokusy o start, dvěma starty a jedním obnovením nákladu z trhlinového pole – je skvělé, že SuperTIGER-2 konečně dosáhl nadmořské výšky a začal sbírat vědecká data. Třetí sezóna je kouzlo!“
Jak již bylo zmíněno, let SuperTIGER-1 (2012-13) překonal vědecké rekordy v balónovém létání tím, že zůstal na hladině celkem 55 dní. Tato mise se nepokusí zpochybnit tento rekord a vzhledem k technickým problémům, se kterými se tým setkal, předpokládají, že SuperTIGER-2 nasbírá asi 40 % statistik dosažených při prvním letu.
Vzhledem k tomu, že je nyní dokončena druhá revoluce kolem kontinentu, tým nyní čeká na počasí, aby určil, kdy mise skončí. „Vzhledem k tomu, jak v této sezóně cirkulují stratosférické větry, náš let bude ukončen, až balón přeletí přes vhodné místo. na konci naší druhé revoluce kolem kontinentu,“ řekl Rauch.
Stejně jako u všech vesmírných záhad je skutečným klíčem k jejich vyřešení stará dobrá trpělivost!
Další čtení: WU St. Louis