NASA lanceerde een prototype telescoop en instrument om de röntgenstralen te observeren die worden uitgezonden door Cassiopeia A, het uitdijende puin van een ontplofte ster. De High-Resolution Microcalorimeter X-ray Imaging Rocket (Micro-X) werd op 22 juli gelanceerd aan boord van een suborbitaal lanceervoertuig, een sondeerraket genaamd, en testte met succes zijn detectortechnologie.

"De vliegtijd van een sondeerraket is kort in vergelijking met satellieten in een baan om de aarde, dus je moet zoveel mogelijk licht krijgen om de wetenschap te doen die je wilt, " zei hoofdonderzoeker Enectali Figueroa-Feliciano, een universitair hoofddocent natuurkunde aan de Northwestern University in Evanston, Illinois. "Er zijn maar een paar röntgenbronnen aan de hemel die helder genoeg zijn voor de paar minuten observatietijd die dergelijke vluchten ons geven, en Cassiopeia A is een van de helderste. Onze studie zal voortbouwen op de huidige kennis van supernovaresten, hoe ze explodeerden en evolueerden, en we zullen nieuwe inzichten krijgen in de geschiedenis van Cassiopeia A."

Gelanceerd vanaf de White Sands Missile Range van het Amerikaanse leger in New Mexico, Micro-X steeg naar een hoogte van 100 mijl (160 kilometer) - vereist om röntgenstralen te detecteren die worden geabsorbeerd door de atmosfeer van de aarde - en observeerde het overblijfsel gedurende de volgende vijf minuten. Op zijn hoogtepunt bereikte Micro-X een hoogte van 167 mijl (270 kilometer).

De missie omvat de eerste reeks röntgenmicrocalorimeters met overgangsrandsensoren om de ruimte in te vliegen. Deze sensoren fungeren als zeer gevoelige thermometers en zijn ideale detectoren voor een röntgentelescoop.

De microcalorimeter bestaat uit drie hoofdonderdelen:een absorber die licht opneemt en omzet in warmte, een thermistor die zijn eigen weerstand verandert door veranderende temperatuur en een koellichaam dat de microcalorimeter weer afkoelt.

Voor Micro-X, een koelkast koelt de detector tot ongeveer 459 graden onder nul Fahrenheit (0,075 graden Celsius boven het absolute nulpunt), of bijna de minimaal mogelijke temperatuur. Wanneer het instrument röntgenstralen detecteert, de energie van het licht wordt omgezet in warmte. Dit veroorzaakt een lichte stijging van de temperatuur, waardoor de koelkast wordt gevraagd de detector weer af te koelen tot de oorspronkelijke temperatuur. De energie van elke röntgenfoto kan worden bepaald uit de verandering in temperatuur.

Een van de vele vragen die wetenschappers willen gebruiken om de gegevens te beantwoorden, is of de temperaturen van de gassen die door de explosie van de ster worden uitgestoten, hetzelfde zijn voor ijzer en silicium, twee elementen die eerder werden gemeten door NASA's Chandra X-ray Observatory. Een dergelijke analyse was niet mogelijk met de spectrometers van Chandra.

"Met Chandra, verschillende gebieden van de supernovarest overlappen elkaar in de spectrometer, " zei F. Scott Porter, een astrofysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die deelneemt aan de missie. "Micro-X is anders omdat het elk afzonderlijk foton in zijn gezichtsveld kan opnemen, vertel de exacte energie en maak een spectrum."

De informatie die door Micro-X wordt verzameld, zal ook worden gebruikt om de vraag te beantwoorden hoeveel zuurstof zich in Cassiopeia A bevindt, maak een overzicht van de verschillende andere elementen in het overblijfsel en meet de snelheid van de ringachtige ejecta van de geëxplodeerde ster.

Een aspect van onderzoek dat vóór Micro-X niet mogelijk was, was het meten van zwakke spectraallijnen. Deze waarnemingen zullen wetenschappers nu vertellen welke gassen aanwezig zijn, evenals hun snelheid en richting. Dit is mogelijk omdat licht van bronnen die naar ons toe of van ons af bewegen een verschuiving in golflengte veroorzaakt, afhankelijk van hun snelheid, een fenomeen dat bekend staat als de Dopplerverschuiving.

Zowel de missie van Micro-X als het gebruik van overgangsrandsensoren zullen in de toekomst worden voortgezet. Het Micro-X-team is van plan hun aandacht te richten op andere kosmische objecten. "In toekomstige vluchten kunnen we naar andere bronnen kijken, zoals andere supernovaresten of clusters van sterrenstelsels, "zei Figueroa-Feliciano. "We hebben er zelfs over nagedacht om dit type raket te gebruiken om naar donkere materie te zoeken."

Transition-edge-sensoren zullen ook worden opgenomen in aanstaande orbitale missies. ESA's (European Space Agency) Advanced Telescope for High Energy Astrophysics (ATHENA), gepland voor lancering in de vroege jaren 2030, zal een array van ongeveer 5 hanteren, 000 pixels, bijna 40 keer zo groot als Micro-X's 128-pixel detector. ATHENA zal hete gasstructuren bestuderen, zoals groepen sterrenstelsels, en een telling van zwarte gaten uitvoeren.