Sterrenstelsels werden ooit gezien als eenzame eilanden in het universum:klonten materie die door anders lege ruimte drijven. We weten nu dat ze worden omringd door een veel grotere, maar bijna onzichtbare wolk van stof en gas. Astronomen noemen het het circumgalactische medium, of CGM. De CGM fungeert als een gigantische recyclingfabriek, het absorberen van materie die door de melkweg wordt uitgestoten en het later weer terug naar binnen duwen.

NASA's ver-ultraviolette Off Rowland-cirkeltelescoop voor beeldvorming en spectroscopie, of FORTIS, missie zal dit recyclingproces bestuderen om verschillende onopgeloste mysteries te helpen oplossen. Lancering op een sondeerraket van de White Sands Missile Range in New Mexico, FORTIS zal een nabijgelegen melkwegstelsel observeren om de gassen te meten die zijn sterren en supernova's in de omringende CGM pompen. Deze waarnemingen zullen licht werpen op hoe materiaal in en uit sterrenstelsels circuleert, het voeden van stervorming en galactische evolutie. Het startvenster van FORTIS wordt geopend op 27 oktober.

Een geval van ontbrekende materie

Astronomen die de levenscyclus van sterrenstelsels bestuderen, hebben geworsteld met twee grote mysteries.

Eerst, nieuwe sterren te bouwen, sterrenstelsels hebben brandstof nodig - gassen zoals waterstof, helium, en soms zwaardere elementen. Maar veel sterrenstelsels blijven sterren maken lang nadat astronomen hadden voorspeld dat hun brandstof op zou moeten zijn. Waar kwam het extra gas vandaan?

Tweede, de bijproducten van bestaande sterren leken te ontbreken. "Als sterren ouder worden, ze vervuilen hun omgeving, " zei Stephan McCandliss, een astrofysicus aan de Johns Hopkins University en hoofdonderzoeker voor FORTIS. "Ze nemen materiaal om zich heen op en blazen het er meteen uit."

Maar wetenschappers ontdekten dat met sterren gevulde sterrenstelsels niet zo vervuild waren met metalen - de zware elementen die werden gesmeed terwijl sterren branden - zoals ze hadden moeten zijn. Met metaal verrijkt gas ging zowel sterrenstelsels in als uit, maar niemand wist hoe.

Het galactische recyclingcentrum

Astronomen wisten van het bestaan ​​van CGM's, maar de meeste waren te zwak en te verspreid om in detail te worden bestudeerd. Vervolgens, in 2009, de Cosmic Origins Spectrograph werd toegevoegd aan de Hubble Space Telescope. De studie van het CGM was nu open voor zaken.

Twee jaar na de toevoeging een onderzoek van de CGM's van 42 sterrenstelsels onthulde dat ze vol gasvormige metalen waren. Het was de voorraad metalen, vermist in de melkweg, waar astronomen naar op zoek waren.

Deze met metaal verrijkte gassen zaten daar niet alleen, of. In plaats daarvan, de CGM geeft ze heen en weer met de melkweg als onderdeel van een continu recyclingproces.

"De CGM is van cruciaal belang om de evolutie van sterrenstelsels te begrijpen, aangezien het de opslagplaats is voor een groot deel van de brandstof voor stervorming, " zei Scott Porter, een astrofysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

Zwaartekracht, gassen van de CGM naar het galactische centrum trekken, injecteert sterrenstelsels met verse brandstof voor het maken van sterren. Tegelijkertijd, stellaire winden en supernova schieten metalen terug in de CGM, het aanvullen van de voorraad.

Hoe sterren en supernova's vervuilen?

De FORTIS-missie zal kwantificeren hoeveel gas in het CGM wordt gepompt als onderdeel van dit recyclingproces. specifiek, de telescoop meet de winden van sterren en supernova's om erachter te komen hoeveel gas in de CGM wordt geblazen - en hoeveel er langs vliegt.

"Als gas met een zeer hoge snelheid wordt uitgestoten, het zal volledig aan de melkweg ontsnappen, "Zei McCandliss. Edelmetalen kunnen door de CGM worden geschoten tot in de intergalactische ruimte, uit het recyclingproces stappen. "Maar als ze met een lage snelheid worden uitgeworpen, circuleren ze rond en helpen ze de melkweg te verrijken."

Hiertoe, FORTIS zal hoog vliegen op een sondeerraket, een suborbitaal ruimtevoertuig dat de ruimte in wordt gelanceerd voor een rondreis van 15 minuten voordat het weer op aarde landt. FORTIS zal zijn instrumenten richten op het Triangulum-sterrenstelsel, ook bekend als M33, 2,7 miljoen lichtjaar verwijderd. Triangulum is helder, met veel recent gevormde sterren met sterke stellaire winden.

Na ongeveer een minuut observeren van M33, FORTIS zal zich richten op de helderste clusters van sterren en supernova's om de snelheid en samenstelling van hun winden te meten. "Dit zal ons allemaal een idee geven van hoe dat materiaal circuleert en hoeveel ervan wordt verplaatst, ' zei McCandliss.

Nieuwe technologie, nieuwe wetenschap

Zoals veel klinkende raketmissies, FORTIS zal deze wetenschappelijke vragen onderzoeken tijdens het testen van nieuwe tools. Voor deze vlucht FORTIS gebruikt een microshutter-array van de volgende generatie die voortbouwt op een ontwerp dat wordt gebruikt voor NASA's James Webb Space Telescope. Met het bijgewerkte instrument kan FORTIS tot 40 afzonderlijke doelen tegelijk meten, in golflengten van ver-ultraviolet licht die verder gaan dan eerdere versies konden oplossen.

"Het is nieuwe wetenschap die mogelijk wordt gemaakt door nieuwe technologieën, "zei McCandliss. "We willen ons personeel opleiden tot grotere en betere missies."

De FORTIS-missie wordt gelanceerd vanaf de White Sands Missile Range in New Mexico op een Black Brant IX-sonde. Het traject piekt op een hoogte van ongeveer 255 mijl voordat het terugvalt naar de aarde voor herstel. Het team verwacht zes minuten observatietijd, met een totale vliegtijd van ongeveer 15 minuten. Het lanceervenster opent op 27 oktober om 22.30 uur. MDT.