Voor menselijke ogen lijkt de nachtelijke hemel tussen de sterren donker, de leegte van de ruimte. Maar röntgentelescopen leggen een heel ander beeld vast. Als een verre vuurwerkshow onthullen onze beelden van de röntgenhemel een universum dat bloeit van activiteit. Ze duiden op nog onbekende kosmische uitbarstingen die ergens dieper in onze melkweg komen.

Om de bron van deze mysterieuze röntgenstralen te helpen vinden, lanceren de University of Wisconsin, Madison-astronoom Dan McCammon en zijn team de X-ray Quantum Calorimeter of XQC-instrument. XQC zal zijn zevende reis naar de ruimte maken aan boord van een suborbitale raket van NASA. Deze keer zal XQC een stukje röntgenlicht waarnemen met een 50 keer betere energieresolutie dan ooit tevoren, de sleutel tot het onthullen van de bron. Het lanceervenster opent op 26 juni 2022 in het Arnhem Space Center van Equatorial Launch Australia in Northern Territory, Australië.

Omdat de atmosfeer van de aarde röntgenstralen absorbeert, wachtten onze eerste waarnemingen van kosmische röntgenstralen op het ruimtetijdperk. In juni 1962 lanceerden natuurkundigen Bruno Rossi en Ricardo Giacconi de eerste röntgendetector de ruimte in. De vlucht onthulde de eerste bronnen van röntgenstraling buiten onze zon:Scorpius X-1, een dubbelstersysteem op zo'n 9.000 lichtjaar afstand, evenals een diffuse gloed verspreid over de hemel. De ontdekking vormde de basis voor de röntgenastronomie en won Giacconi later een deel van de Nobelprijs voor natuurkunde in 2002.

Met behulp van andere NASA-röntgenmissies hebben wetenschappers nu de röntgenhemel in steeds fijner detail in kaart gebracht. Toch zijn er verschillende heldere patches waarvan de bronnen onbekend zijn. Voor de komende vlucht zullen McCammon en zijn team zich richten op een stukje röntgenlicht dat slechts gedeeltelijk zichtbaar is vanaf het noordelijk halfrond.

"Het beslaat een groot deel van de melkweg, maar we moesten op het zuidelijk halfrond zijn om dat deel van de lucht te zien", zei McCammon. "We hebben lang gewacht op deze expeditie naar Australië."

Wetenschappers geloven dat de röntgenvlek afkomstig is van diffuus, heet gas dat wordt verwarmd door supernova's, de schitterende uitbarstingen van stervende sterren. De XQC-missie onderzoekt twee mogelijke bronnen, geïllustreerd in de onderstaande afbeelding.

Een mogelijkheid is dat de röntgenstralen afkomstig zijn van gas dat wordt verwarmd door "Type Ia" -supernova's, de doodsstrijd van massieve sterren die tientallen tot honderden miljoenen jaren leven. Het binnenste deel van ons melkwegstelsel heeft een concentratie van dit type supernova die hoog genoeg is om het röntgengebied dat McCammon onderzoekt te verwarmen.

De andere mogelijke bron is "Type II" supernova's. De sterren achter Type II supernova's zijn nog massiever, branden helderder en heter en leven slechts een paar miljoen jaar voordat ze supernova worden. Ze komen voor in actieve stervormingsgebieden, zoals die in een van de binnenste spiraalarmen van ons melkwegstelsel.

Om deze mogelijkheden te onderscheiden, zal XQC het röntgenlicht analyseren, op zoek naar sporen van zuurstof en ijzer. Meer zuurstof wijst op Type II-supernova's, terwijl minder zuurstof wijst op Type Ia-supernova's. De fysica erachter is complex, maar komt uiteindelijk voort uit hoe lang de sterren brandden voordat ze uitbarsten. De kleinere sterren achter Type Ia-supernova's branden langer en laten minder zuurstof achter dan Type II-supernova's.

Natuurlijk zal de vlucht waarschijnlijk ook veel meer informatie vastleggen. "Dit is een verkenning met een nieuwe mogelijkheid - we willen zien wat we kunnen zien", zei McCammon. "Elke keer dat we naar de röntgenhemel kijken met een nieuwe mogelijkheid, blijkt het ingewikkelder te zijn dan we dachten."

Na de vlucht is het team van plan het instrument te bergen. Het zal zich terugtrekken in Oak Ridge National Labs in Tennessee, waar het zal helpen bij laboratoriumexperimenten.

Deze vlucht zal XQC's laatste reis naar de ruimte zijn, maar de allereerste van de nieuwe Arnhem Space Center-raketreeks in Oost-Arnhem, Australië. XQC maakt deel uit van een campagne met drie raketten die in juni en juli 2022 vanuit het bereik wordt gelanceerd, NASA's eerste lancering sinds 1995 vanuit Australië. + Verder verkennen

NASA gaat 3 raketten lanceren vanuit privé Australische ruimtehaven