Vuonna 2012 ilmapallojen kautta toimiva observatorio, joka tunnetaan nimellä Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER), meni taivaalle suorittamaan galaktisten kosmisten säteiden (GCR) korkealla havaitsemista. Edeltäjänsä (TIGER) perinteiden mukaisesti SuperTiger asetti uuden ennätyksen suoritettuaan 55 päivän lennon Antarktiksen yli - joka tapahtui joulukuun 2012 ja tammikuun 2013 välisenä aikana.
16. joulukuuta 2019 useiden käynnistysyritysten jälkeen observatorio nousi jälleen ilmaan ja kulki Antarktikan yli kahdesti vain kolmen ja puolen viikon ajassa. Kuten edeltäjänsä, myös SuperTIGER on yhteistyö, joka on suunniteltu tutkimaan aurinkokunnan ulkopuolelta tulevia kosmisia säteitä - korkeaenergisia protoneja ja atomiytimiä -, jotka kulkevat avaruuden läpi lähellä valon nopeutta.
SuperTIGER-ohjelma on St. Louisin Minnesotan yliopiston ja NASA: n Goddardin avaruuslentokeskuksen (GSFC) ja Kalifornian teknillisen instituutin (Caltech) vesisuihkukoneiden laboratorion välinen yhteistyö. Tämä ballonilla syntynyt instrumentti on suunniteltu tutkimaan harvinaisen tyyppisiä kosmisia säteitä, jotka koostuvat raskaiden elementtien atomitumoista.
Perimmäisenä tavoitteena on oppia missä ja miten nämä säteet voivat saavuttaa nopeuden pelkästään valon nopeuden suhteen, ja testata myös nousevaa mallia, jossa kosmisten säteiden uskotaan olevan peräisin löysistä klustereista, jotka sisältävät nuoria, massiivisia tähtiä. Kuten Brian Rauch - Washingtonin yliopiston apulaisprofessori ja SuperTIGER-tutkija - selitti, avain menestykseen on aika:
”Havaintomme merkitys kasvaa niiden tapahtumien lukumäärän suhteen, joita havaitsemme olennaisesti lineaarisesti ajan myötä, joten haluamme yksinkertaisesti olla mahdollisimman pitkä lento maksimoidaksesi kerättyjen tietojen tilastotiedot. Tietopäivä on pieni edistysaskel, ja meidän on vain laitettava päämme alas ja hiottava edelleen. ”
Yhteenvetona voidaan todeta, että kosmiset säteet ovat energisiä hiukkasia, jotka ovat peräisin aurinkoomme, muista galaksin tähtiistä ja kokonaan muista galakseista. Yleisin tyyppi, joka muodostaa noin 90% kaikista tutkijoiden havaitsemista säteistä, koostuu protoneista tai vetyytimistä, kun taas heliumytumat ja elektronit sijoittuvat kaukana toiseen ja kolmanteen (vastaavasti 8% ja 1%).
Jäljelle jäävä 1% koostuu raskaampien alkuaineiden, kuten raudan, ytimistä, jotka vähenevät yleisyydessä riippuen siitä, kuinka korkeat massat ne ovat. SuperTIGERin avulla tutkimusryhmä etsii kaikista harvinaisinta tyyppiä, "erittäin raskaita" kosmisia säteen ytimiä, jotka ovat rautaa raskaampia - koboltista bariumiin. Nämä elementit muodostuvat massiivisten tähtien ytimistä, jotka sitten jakautuvat avaruuteen, kun tähdet menevät supernoovaan.
Räjähdykset johtavat myös lyhyeen, mutta intensiiviseen neutronien purskeeseen, joka voi sulautua raudan ytimiin, hajoa protoneiksi ja luoda raskaampia alkuaineita. Räjähdyksen aiheuttama iskuaalto myös tarttuu ja kiihdyttää näitä hiukkasia, kunnes niistä tulee nopeasti liikkuvia korkeaenergisia kosmisia säteitä. Kuten operaation johtava tutkija NASA: n Goddardin avaruuslentokeskuksessa John Mitchell selitti:
”Raskaat elementit, kuten korujen kulta, tuotetaan erikoisprosesseilla tähtiin, ja SuperTIGER pyrkii auttamaan meitä ymmärtämään miten ja missä tämä tapahtuu. Me kaikki olemme stardust, mutta selvittäminen missä ja miten tämä stardust tehdään, auttaa meitä ymmärtämään paremmin galaksiamme ja paikkaamme siinä. "
Kun nämä säteet iskevät maan ilmakehään, ne räjähtää ja tuottavat toissijaisten hiukkasten suihkut, joista osa pääsee ilmaisimiin maassa. Monien vuosien ajan tutkijat ovat käyttäneet näitä havaintoja alkuperäisen kosmisen säteen ominaisuuksien päättelemiseksi. Ne tuottavat myös häiritsevän taustavaikutuksen, minkä vuoksi ilma-aluksella olevat instrumentit ovat paljon tehokkaampia tutkiessaan niitä.
SuperTIGER ja vastaavat tieteelliset ilmapallot pystyvät lentämään 40 000 metrin (130 000 ft) korkeuteen merenpinnan yläpuolelta yli 99,5% ilmakehästä. Useiden sääolosuhteisiin liittyvien viivästysten jälkeen SuperTIGER-2-lento alkoi 16. joulukuuta 2019 vähämerkityksisinä aamuna, jota seurasi ilmapallon suorittaessaan ensimmäisen täyden vallankumouksensa Antarktikasta 31. joulukuuta.
Lisäksi operaatioryhmän oli käsiteltävä joitain teknisiä häiriöitä, joihin kuuluivat virransyötön ongelmat ja tietokonevika, joka eliminoi yhden ilmaisinmoduuleista lennon varhaisessa vaiheessa. Tästä huolimatta joukkue sai ilmapalloilman NASA: n ilmapallo-ohjelmatoimistossa nimeltä "kuvan täydellinen laukaus". Kuten Rauch totesi yliopiston lehdistötiedotteessa juuri ennen markkinoille saattamista:
”Kolmen Etelämanner-kauden jälkeen - 19 käynnistysyrityksellä, kahdella käynnistyskerralla ja yhdellä hyötykuorman palautuksella aallonpohjasta - on hienoa saada SuperTIGER-2 lopulta saavuttamaan kelluvuuskorkeus ja alkaa kerätä tieteellistä tietoa. Kolmas kausi on viehätys! ”
Kuten todettiin, SuperTIGER-1-lento (2012-13) rikkoi tieteellisiä ilmapallorekistereitä pysymällä pinnalla yhteensä 55 päivää. Tämä operaatio ei yritä kyseenalaistaa tätä ennätystä, ja joukkueen kokemien teknisten ongelmien vuoksi he odottavat, että SuperTIGER-2 kerää noin 40% ensimmäisen lennon aikana saavutetuista tilastoista.
Koska toinen vallankumouksensa ympäri maanosaa on nyt valmis, joukkue odottaa nyt säätä päättääkseen milloin operaatio päättyy. ”Stratosfäärin tuulet kiertävät tällä kaudella lentomme lopetetaan, kun ilmapallo tulee sopivan paikan yli. toisen mantereen ympärillä olevan vallankumouksemme lopussa ”, Rauch sanoi.
Kuten kaikki kosmiset mysteerit, todellinen avain niiden ratkaisemiseen on vanhanaikainen kärsivällisyys!
