Nytt rymdteleskop för ultravioletta observationer av universum godkänt av NASA

Den 27:e oktober tillkännagav NASA officiellt planerna att konstruera och skicka upp UVEX, ett nytt rymdteleskop som kommer att observera ultraviolett ljus, i rymden. Projektet leds av Caltech i USA, och uppskjutningen kommer äga rum senast år 2031. Vid Institutionen för astronomi är biträdande lektor Ylva Götberg inblandad i projektet och kommer att använda data från teleskopet för att studera heta och massiva stjärnor.

Illustration av UVEX-teleskopet med en stjärnfylld bakgrund.

Illustration av NASA:s UltraViolet Explorer (UVEX). Bild: SDL/NASA/JPL-Caltech

För en tillfällig stjärnspanare ser den stjärnfyllda natthimlen oföränderlig och lugn ut. Men i verkligheten får stjärnorna utbrott, exploderar, och slås ihop med varandra i kataklysmiska kollisioner. De här processerna skickar ut mycket strålning och skapar tunga grundämnen. Den 27:e oktober annonserade NASA att de kommer att skicka upp ett nytt rymdteleskop, Ultraviolet Explorer (UVEX), som kommer ge oss ett nytt perspektiv på vårt universum under förändring. Teleskopet kommer också hitta nya små stjärnbildande galaxer och för första gången kartlägga himlavalvet i ultraviolett ljus. Med NASA:s beslut i ryggen Caltech i USA, som leder projektet, nu börja detaljplanera de vetenskapliga planerna och bygga teleskopet.

Det som kommer göra UVEX unikt är dess förmåga detektera ljussvaga fenomen i ultraviolett, samt att kunna hitta objekt som ändrar sin ljusstyrka över tid. Ultraviolett ljus, som de flesta människor är bekanta med på grund av risken för solbränna, är osynligt för våra ögon eftersom ljusets våglängd är mycket kortare än synligt ljus. Med nya känsliga UV-detektorer kommer UVEX kunna detektera stjärnor, galaxer och stjärnexplosioner som är för ljussvaga för existerande teleskop med UV-kameror. Teleskopet kommer hjälpa oss att förstå hur stjärnor och galaxer utvecklas och att utforska mekanismerna bakom de mest kraftfulla stjärnexplosionerna.

“UVEX kommer att flytta fram de yttre gränserna för mänskligt vetande inom astrofysik, från de minsta galaxerna till hur kollisioner av neutronstjärnor skapar tyngre grundämnen,”, säger Fiona Harrison, Harold A. Rosen Professor i Fysik vid Caltech i USA och huvudansvarig för projektet.

Stjärnhopen NGC 346 i en bild tagen med rymdteleskopet Hubble. Det blåa ljuset i bilden visar ultraviolett strålning från massiva unga stjärnor. Observationer i ultraviolett hjälper astronomer att förstå hur stjärnor och galaxer bildas samt utvecklas. NGC 346 befinner sig 210 000 ljusår bort från oss inuti det Lilla Magellanska molnet, en av vår Vintergatas satellitgalaxer. Foto: NASA, ESA, och C. Murray (Space Telescope Science Institute); bildbehandling: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Nya perspektiv på nakna blå stjärnor

Ylva Götberg är biträdande lektor vid Institutionen för astronomi och med i UVEX vetenskaps-team. Hennes forskningsintresse med UVEX är “nakna” stjärnor som förlorat sitt yttersta lager av väte på grund av interaktioner med en närbelägen följeslagare. Dessa stjärnor visar istället upp heliumlagret som finns under och kallas därför heliumstjärnor. Bara ett fåtal såna stjärnor har hittats än så länge men UVEX kommer upptäcka tusentals av dem. Instrumenten på teleskopet inkluderar en så kallad spektograf vilket kommer möjliggöra detaljerade undersökningar av stjärnornas omgivning och stjärnvindar.

“De kraftfulla detektorerna på UVEX kommer göra det möjligt att hitta mängder av heliumstjärnor som är för ljussvaga för att synas i andra våglängder. Observationer av deras spektra kommer hjälpa oss förstå hur stjärnvindarna påverkar deras utveckling och död”, säger Ylva Götberg.

Med hjälp av insamlad data från tusentals heliumstjärnor, som kommer omfatta stjärnor med varierande massa och halt av tyngre grundämnen, så kan forskarna bygga upp en modell för hur vindarna från de massiva stjärnorna fungerar. Den detaljerade fysiken bakom stjärnvindar påverkar direkt vilken typ av supernovaexplosion stjärnorna avslutar sina liv som. Dessutom sätter vindarna också förutsättningarna för hur stjärnan och dess följeslagare till slut går samman, samt hur gravitationsstrålning från kollisionen skickas ut.

“Observationskampanjen i ultraviolett vi håller på att utforma nu kommer resultera i den djupaste UV-bilden någonsin av de Magellanska molnen, och avslöja kopplingarna mellan extremt massiva Wolf Rayet-stjärnor och deras mindre kusiner”, säger Ylva Götberg. “Vi förväntar oss också att hitta ovanliga binärstjärnor bestående av en heliumstjärna och en neutronstjärna. Vi tror att dessa stjärnpar skickar ut en skur av gravitationsvågor när de smälter samman”.

Fakta

En spektrograf är en typ av kamera som delar upp ljuset i dess ingående våglängskomponenter. Med hjälp av ett spektrum så kan astronomer bestämma många viktiga egenskaper hos astronomiska objekt, som till exempel deras kemiska sammansättning eller temperatur.

En stjärnas färg bestäms huvudsakligen av dess temperatur, som också är direkt relaterad till dess massa: stjärnor med liten massa är kallare och ser röda ut, stjärnor som solen ser gula ut, och stjärnor med höga massor är mycket hetare och ser blåvita ut. De allra mest massiva stjärnorna skickar ut det mesta av sin strålning som ultraviolett ljus.

Stjärnvindar är strömmar av laddade partiklar från stjärnor som drivs av stjärnans strålning och magnetfält. De kan bära med sig betydande mängder av material från stjärnan och därmed minska stjärnornas massor. Stjärnvindar påverkar stjärnors utveckling och deras interstellära omgivning.