気球ベースの宇宙線天文台が南極大陸を巡る2番目の旅になりました

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2012年、スーパートランスアイロン銀河要素レコーダー(SuperTIGER)として知られる気球搭載の天文台は、銀河宇宙線(GCR)の高高度観測を実施するために空を飛んで行きました。 SuperTigerは、前任者(TIGER)の伝統を受け継ぎ、南極上空での55日間の飛行(2012年12月から2013年1月の間に発生)を完了した後、新しい記録を打ち立てました。

2019年12月16日、何度か打ち上げを試みた後、展望台は再び上空に向かい、わずか3週間半の間に南極大陸を2回通過しました。その前任者と同様に、SuperTIGERは、太陽系の外部から発生し、光速に近い速度で宇宙を移動する宇宙線(高エネルギー陽子および原子核)を研究するために設計された共同の取り組みです。

SuperTIGERプログラムは、ミネソタ大学のセントルイスにあるワシントン大学と、カリフォルニア工科大学(Caltech)のNASAのゴダード宇宙飛行センター(GSFC)およびジェット推進研究所との共同作業です。この風船生まれの装置は、重元素の原子核からなる珍しいタイプの宇宙線を研究するように設計されています。

最終的な目的は、これらの光線がどこでどのようにして光速に恥ずかしい速度を達成できるかを学び、宇宙線が若い重い星を含むゆるいクラスターで発生すると考えられている新しいモデルをテストすることです。ワシントン大学の助教授であり、SuperTIGERの主任研究者でもあるブライアンラウフ氏が説明するように、成功の鍵は時間です。

「私たちの観察の重要性は、時間とともに本質的に直線的に観察するイベントの数とともに増加します。そのため、収集されたデータの統計を最大化するために、できるだけ長い時間を過ごしたいです。 1日分のデータはわずかな進歩であり、頭を下げてぐずぐずしているだけです。」

要約すると、宇宙線は私たちの太陽、銀河の他の星、および他の銀河から完全に発生するエネルギー粒子です。最も一般的なタイプは、科学者によって検出されたすべての光線の約90%を構成し、陽子または水素原子核で構成され、ヘリウム原子核と電子は2番目と3番目に遠くに位置します(それぞれ8%と1%を占めます)。

残りの1%は、鉄などの重い元素の核で構成されています。核は、質量がどれだけ大きいかによって共通性が低下します。 SuperTIGERを使用して、研究チームはすべての中で最も希少なタイプである、コバルトよりバリウムまで、鉄よりも重い「超重」宇宙線核を探しています。これらの元素は巨大な星のコアで形成され、星が超新星になるときに宇宙に分散します。

爆発はまた、鉄核と融合し、崩壊して陽子になり、より重い元素を生成する可能性がある、中性子の短いが強力なバーストをもたらします。爆発によって生成された衝撃波も、これらの粒子を閉じ込めて加速させ、高速で移動する高エネルギー宇宙線になります。 NASAのゴダード宇宙飛行センターでのミッションの共同研究者であるジョンミッチェルは、次のように説明しています。

「ジュエリーの金などの重元素は、星の特別なプロセスを通じて生成されます。SuperTIGERは、これがどのように、どこで起こるかを理解することを目的としています。私たちはみんなスターダストですが、このスターダストがどこでどのように作られているかを理解することで、銀河とその中での自分の位置をよりよく理解することができます。」

これらの光線が地球の大気にぶつかると、爆発して二次粒子のシャワーを生成し、その一部は地上の探知機に到達します。長年、科学者はこれらの検出を使用して元の宇宙線の特性を推測してきました。それらはまた、干渉する背景効果を生み出します。そのため、空中計測器はそれらを研究するのにはるかに効果的です。

SuperTIGERと同様の科学的気球は、海抜40,000メートル(130,000フィート)の高度まで飛行することで、大気の99.5%を超えて浮遊することができます。天候に関連する複数の遅延の後、SuperTIGER-2の飛行は2019年12月16日の早朝に始まり、その後に気球が12月31日までに南極大陸の最初の完全な革命を完了しました。

さらに、ミッションチームは、電源の問題や飛行の早い段階で検出モジュールの1つを排除するコンピューターの障害など、いくつかの技術的な問題に対処する必要がありました。それにもかかわらず、チームは、NASAのバルーンプログラムオフィスが「完璧な打ち上げ」と呼んでいたものに、気球を空中に浮かせました。ローンチがローンチ直前の大学のプレスリリースで述べたように:

「3回の南極シーズンの後-19回の打ち上げ試行、2回の打ち上げ、およびクレバスフィールドからのペイロードの1回の回収で、SuperTIGER-2がついにフロートの高度に到達し、科学的データの収集を開始することは素晴らしいことです。サードシーズンが魅力です!」

述べたように、SuperTIGER-1フライト(2012-13)は、合計55日間浮かぶことにより、科学的バルーニング記録を破りました。このミッションでは、その記録に挑戦することはありません。チームが経験した技術的な問題により、SuperTIGER-2は最初の飛行で得られた統計の約40%を収集すると予想しています。

大陸を回る2番目の革命が完了したので、チームは天候を待ってミッションがいつ終了するかを判断しています。大陸をめぐる2回目の革命の終わりに」とRauch氏は述べています。

すべての宇宙の謎と同様に、それらを解決するための本当の鍵は古き良き忍耐です!

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