Када се велика звезда подвргне гравитационом колапсу при крају свог животног века, резултат је неутронска звезда. То је оно што остаје након што су спољни слојеви звезде испухани у масовној експлозији (тј. Супернова) и језгро се сакупило до екстремне густине. Након тога, брзина ротације звезде знатно се повећава, а где емитују зраке електромагнетног зрачења, постају "пулсари".
И сада, 50 година након што их је први открио британски астрофизичар Јоцелин Белл, прва мисија посвећена проучавању ових објеката ускоро је монтирана. Познат је као Неутрон Стар Цомпоситион Екплорер (НИЦЕР), дводелни експеримент који ће бити постављен на Међународну свемирску станицу овог лета. Ако све буде добро, ова платформа ће осветлити једну од највећих астрономских мистерија и тестирати нове технологије.
Астрономи проучавају неутронске звезде скоро век, који су дали врло прецизна мерења њихових маса и радијуса. Међутим, шта се заправо дешава у унутрашњости неутронске звезде остаје трајна мистерија. Иако су развијени бројни модели који описују физику која управља њиховим ентеријером, још увек није јасно како би се материја понашала у тим врстама услова.
Није изненађујуће, будући да неутронске звезде обично држе око 1,4 пута већу масу нашег Сунца (или 460 000 пута већу од масе Земље) у обиму простора који је величине града. Овакву ситуацију у којој се знатна количина материје спакује у веома мали обим - што резултира дробљењем гравитације и невероватном густином материје - не виђа се нигде другде у Универзуму.
Као што је Кеитх Гендреау, научник из НАСА-иног центра за свемирске летове Годдард, објаснио је у недавној изјави за НАСА:
„Природа материје у овим условима је неријешен проблем који траје већ деценијама. Теорија је унаприједила мноштво модела за описивање физике којом управљају унутрашњости неутронских звијезда. Са НИЦЕР-ом коначно можемо тестирати те теорије прецизним запажањима. "
НИЦЕ је развио НАСА-ин Годдард Центар за свемирске летове уз помоћ Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи (МИТ), Навал Ресеарцх Лаборатори, и универзитета широм САД-а и Канаде. Састоји се од апарата величине фрижидера који садржи 56 рендгенских телескопа и силиконских детектора. Иако је првобитно требало да буде имплементиран крајем 2016. године, прозор за покретање производа био је доступан тек ове године.
Једном када буде инсталиран као спољни корисни терет на ИСС-у, он ће прикупљати податке о неутронским звездама (углавном пулсарима) током 18 месеци посматрајући неутронске звезде у рендгенском опсегу. Иако ове звезде емитују зрачење кроз спектар, верује се да су запажања рендгенских зрака најперспективнија када су у питању откривања ствари о њиховој структури и разних високоенергетских феномена повезаних са њима.
То укључује старкесе, термонуклеарне експлозије и најмоћнија магнетна поља позната у Универзуму. Да би то постигао, НИЦЕР ће прикупљати рендгенске зраке генерисане из магнетних поља ових звезда и магнетних полова. Ово је кључно, јер управо на половима јачина магнетног поља звезде неутронске звезде узрокује да честице буду заробљене и кишу на површину, што ствара Кс-зраке.
У пулсарима управо ова интензивна магнетна поља узрокују да енергетске честице постану фокусиране зраке зрачења. Ове зраке дају пулсар своје име, јер изгледају попут бљескова захваљујући ротацији звезде (дајући им изглед „светионика“). Као што су физичари приметили, ове пулсације су предвидљиве и зато се могу користити на исти начин као што су атомски сатови и Глобални систем за позиционирање овде на Земљи.
Иако је основни циљ НИЦЕР-а наука, он такође нуди могућност тестирања нових облика технологије. На пример, инструмент ће се користити за спровођење прве демонстрације аутономне навигације засноване на рендгену. Као део Истраживача станице за рентгенску временску и навигациону технологију (СЕКСТАНТ), тим ће користити НИЦЕР-ове телескопе за откривање рендгенских зрака које генеришу пулсари за процену времена доласка њихових импулса.
Тим ће тада користити посебно дизајниране алгоритме за креирање решења за навигацију на возилу. У будућности би се међузвјездани свемирски бродови теоретски могли ослонити на то да би аутоматски израчунали своје мјесто. Ово им омогућава да пронађу свој пут у свемиру, а да се не морају ослонити на НАСА-ино Дееп Спаце Спаце (ДСН), која се сматра најосетљивијим телекомуникационим системом на свету.
Поред навигације, НИЦЕР пројекат се такође нада да ће извршити први икада тест одрживости рентгенских комуникација (КСЦОМ). Користећи Кс-зраке за слање и примање података (на исти начин на који тренутно користимо радио таласе), свемирске летелице могу преносити податке брзином гигабита у секунди на међупланетарним удаљеностима. Такав капацитет могао би револуционирати начин на који комуницирамо са посадним мисијама, роверима и орбитерима.
Централно за обе демонстрације је Модулирани извор рендгенских зрака (МКСС), који је НИЦЕР тим развио за калибрацију детектора корисног оптерећења и тестирање навигацијских алгоритама. Стварајући Кс-зраке са брзим променљивим интензитетом (укључивањем и искључивањем више пута у секунди), овај уређај ће симулирати пулсације неутронске звезде. Као што је Гендреау објаснио:
„Ово је врло занимљив експеримент који радимо на свемирској станици. Имали смо велику подршку људи из науке и свемирске технологије у седишту НАСА-е. Помогли су нам да унапредимо технологије које омогућавају НИЦЕР као и оне које ће НИЦЕР показати. Мисија је пуштање стаза на неколико различитих нивоа. "
Нада се да ће МКСС бити спреман да се пошаље на станицу негде следеће године; у то време, демонстрације навигације и комуникације могу почети. И очекује се да ће пре 25. јула, који ће обележити 50. годишњицу Белловог открића, тим прикупити довољно података за представљање открића на научним скуповима заказаним за касније ове године.
Ако буде успешан, НИЦЕР би могао револуционирати наше разумевање како се понашају неутронске звезде (и како се материја понаша у супер густом стању). Ово знање би нам такође могло помоћи да схватимо друге космолошке мистерије као што су црне рупе. Поврх тога, рендгенска комуникација и навигација могу револуционирати истраживање свемира и путовања онако како то знамо. Поред пружања већих приноса од роботских мисија смештених ближе кући, могло би омогућити и уносније мисије на локације у спољњем Сунчевом систему и чак шире.
