science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Interstellair stof uit een ballon bestuderen

Krediet:CEA

In slechts een paar dagen, het Pilot-astrofysica-experiment zal worden gelanceerd onder een stratosferische ballon van Alice Springs in centraal Australië. Het doel is om de gepolariseerde emissie van stofdeeltjes in het interstellaire medium van onze melkweg en nabije melkwegstelsels te observeren. Met een massa die een ton nadert, Piloot gebruikt de grootste ballonnen ooit gelanceerd door CNES, het Franse nationale ruimteagentschap. Het experiment is ontwikkeld door het Research Institute in Astrophysics and Planetology (CNRS/CNES/Paul Sabatier University), het Instituut voor Ruimteastrofysica (CNRS/Paris-Sud University), en het Instituut voor Onderzoek naar de fundamentele wetten van het heelal (CEA-Irfu). De eerste Pilot-vlucht werd in september 2015 vanuit Canada gelanceerd; de komende vlucht zal dus de eerste vlucht zijn aan de hemel op het zuidelijk halfrond, die meer interessante kenmerken voor Pilot bevat dan het noordelijk halfrond.

De emissie van stofdeeltjes in het interstellaire medium van onze melkweg en nabije melkwegstelsels is licht gepolariseerd, omdat de deeltjes langwerpig zijn en uitgelijnd met het magnetische veld dat heerst in het interstellaire medium. De metingen die door Pilot zijn verkregen, zullen wetenschappers helpen de aard van stofdeeltjes te begrijpen en waarom ze op deze manier zijn uitgelijnd. De metingen zullen ook worden gebruikt om de geometrie van het magnetische veld in kaart te brengen, die een belangrijke rol speelt bij het samentrekken van het gas in het interstellaire medium, een fenomeen dat leidt tot de vorming van nieuwe sterren.

Deze emissie is ook een obstakel voor experimenten die de polarisatie van de kosmische microgolfachtergrond nauwkeurig willen meten, en de metingen van Pilot zullen er meer licht op werpen, en zo de interpretatie van de met dit soort experimenten verkregen resultaten te verbeteren.

Het Pilot-experiment zal deze emissie in het verre infrarode gebied waarnemen. Het is uitgerust met 2, 048 individuele detectoren, afgekoeld tot een temperatuur van 300 millikelvin, dat wil zeggen dicht bij het absolute nulpunt. Polarisatie wordt gemeten met behulp van een roterend blad en een polarisator die twee orthogonale polarisaties op de twee brandvlakken van het experiment scheidt. Afgezien van de hoofdspiegel van de telescoop, alle optica wordt in een cryostaat op een cryogene temperatuur (2 kelvin of -271°C) gehouden, gekoeld met vloeibaar helium, om de eigen emissie van het instrument te beperken.

Het experiment is bedacht en gebouwd door CNRS-wetenschappers en ingenieurs van het Research Institute in Astrophysics and Planetology (CNRS/CNES/Paul Sabatier University) en IAS (CNRS/Paris-Sud University), met belangrijke bijdragen van de CNES-ballondivisie in Toulouse, de ESA, de CEA (Saclay), die het brandvlak en zijn elektronica ontwikkelde, La Sapienza Universiteit in Rome (Italië), en Cardiff University (Verenigd Koninkrijk). Het hele project wordt ondersteund door CNRS-laboratoria en CNES-financiering.

Binnen enkele dagen, Pilot wordt gelanceerd door CNES als onderdeel van een campagne die bestaat uit drie vluchten met verschillende gondels vanuit Alice Springs, in centraal Australië. Piloot weegt bijna een ton en zal naar een hoogte van bijna 40 km moeten klimmen. Het vereist daarom het gebruik van een open stratosferische ballon, ongeveer 100 m in diameter (de grootste open ballon ooit gelanceerd door CNES), en een ladingketting zo hoog als de Eiffeltoren.

De vlucht zal plaatsvinden tijdens een van de twee jaarlijkse omkeringen van stratosferische winden, wat een voorwaarde is voor elke hoop om waarnemingen uit te voeren gedurende meer dan 30 uur op de plafondhoogte. Hoewel Pilot in het verleden al is gelanceerd - de eerste vlucht was in september 2015 vanuit Canada - zal deze nieuwe vlucht op het zuidelijk halfrond plaatsvinden, waardoor het mogelijk wordt om uitstekende astrofysische bronnen te observeren, zoals de Magelhaense Wolken, satellietstelsels van ons eigen sterrenstelsel, of binnengebieden van de Melkweg, die vanaf het noordelijk halfrond niet kan worden waargenomen.