V roku 2012 sa na oblohe uskutočňovalo balónikové observatórium známe ako Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER), aby uskutočnilo pozorovanie Galaktických kozmických lúčov (GCR) vo vysokých nadmorských výškach. V nadväznosti na tradíciu svojho predchodcu (TIGER) spoločnosť SuperTiger dosiahla nový rekord po dokončení 55-dňového letu nad Antarktídou, ku ktorému došlo od decembra 2012 do januára 2013.
16. decembra 2019, po viacerých pokusoch o spustenie, sa hvezdáreň opäť vydala do vzduchu a prešla cez Antarktídu dvakrát v priebehu iba troch a pol týždňov. Podobne ako jeho predchodca, aj SuperTIGER je spoločným úsilím zameraným na štúdium kozmických lúčov - vysokoenergetických protónov a atómových jadier - ktoré pochádzajú mimo našej slnečnej sústavy a prechádzajú priestorom takmer rýchlosťou svetla.
Program SuperTIGER je spoločným úsilím medzi Washingtonskou univerzitou v St. Louis, Minnesotskou univerzitou a Goddardovým vesmírnym letovým strediskom NASA (GSFC) a Jet Propulsion Laboratory v Kalifornskom technologickom inštitúte (Caltech). Tento nástroj narodený v balóne je navrhnutý na štúdium zriedkavých typov kozmických lúčov, ktoré pozostávajú z atómových jadier ťažkých prvkov.
Konečným cieľom je naučiť sa, kde a ako môžu tieto lúče dosiahnuť rýchlosti, ktoré sa jednoducho vyhýbajú rýchlosti svetla, a tiež vyskúšať vznikajúci model, v ktorom sa predpokladá, že kozmické lúče pochádzajú z voľných zhlukov, ktoré obsahujú mladé, obrovské hviezdy. Ako vysvetlil Brian Rauch - odborný asistent na Washingtonskej univerzite a hlavný riešiteľ programu SuperTIGER, kľúčom k úspechu je čas:
„Význam nášho pozorovania sa zvyšuje s počtom udalostí, ktoré pozorujeme v podstate lineárne s časom, takže jednoducho chceme mať čo najdlhší let, aby sme maximalizovali štatistiku zhromaždených údajov. Deň údajov je malý prírastok pokroku a my musíme len sklopiť hlavu a neustále sa brúsiť. “
Aby som to zhrnul, kozmické lúče sú energetické častice, ktoré pochádzajú z nášho Slnka, z iných hviezd v galaxii a celkom z iných galaxií. Najbežnejší typ, ktorý tvorí zhruba 90% všetkých lúčov zistených vedcami, sa skladá z protónov alebo atómov vodíka, zatiaľ čo jadrá hélia a elektróny sa nachádzajú na druhom a treťom mieste (čo predstavuje 8%, respektíve 1%).
Zostávajúcich 1% tvoria jadrá ťažších prvkov, ako je železo, ktoré sa znižujú v závislosti od toho, aká veľká je ich hmotnosť. S programom SuperTIGER hľadá výskumný tím najzriedkavejší typ jadra „ultra ťažkého“ kozmického žiarenia, ktoré je ťažšie ako železo - od kobaltu po bárium. Tieto prvky sú tvorené v jadrách mohutných hviezd, ktoré sú potom rozptýlené do vesmíru, keď hviezdy prechádzajú na supernovu.
Výbuchy tiež vedú k krátkemu, ale intenzívnemu výbuchu neutrónov, ktoré sa môžu zlúčiť s jadrom železa, rozpadnúť sa na protóny a vytvoriť ťažšie prvky. Rázová vlna vyvolaná explóziou tiež zachytáva a urýchľuje tieto častice, kým sa nestanú rýchlo sa pohybujúcimi vysokoenergetickými kozmickými lúčmi. Ako John Mitchell, vedúci spoluřešiteľ misie v Goddard Space Flight Center NASA, vysvetlil:
„Ťažké prvky, ako zlato vo vašich šperkoch, sa vyrábajú pomocou špeciálnych procesov v hviezdach a cieľom programu SuperTIGER je pomôcť nám pochopiť, ako a kde k tomu dochádza. Všetci sme stardust, ale zistiť, kde a ako sa stardust robí, nám pomáha lepšie pochopiť našu galaxiu a naše miesto v nej. “
Keď tieto lúče dopadnú na zemskú atmosféru, explodujú a vytvárajú sprchy sekundárnych častíc, z ktorých niektoré dosahujú detektory na zemi. Vedci už mnoho rokov používajú tieto detekcie na odvodenie vlastností pôvodného kozmického žiarenia. Vytvárajú tiež rušivý účinok na pozadí, a preto sú vzdušné nástroje oveľa efektívnejšie pri štúdiu.
Lietaním do nadmorskej výšky 40 000 metrov (130 000 ft) sú SuperTIGER a podobné vedecké balóny schopné vznášať sa nad 99,5% atmosféry. Po viacerých oneskoreniach súvisiacich s počasím sa let SuperTIGER-2 začal 16. decembra 2019 v ranných hodinách ráno, po ktorom nasledoval balón, ktorý dokončil svoju prvú úplnú revolúciu v Antarktíde do 31. decembra.
Misijný tím sa okrem toho musel vysporiadať s niektorými technickými poruchami, ktoré zahŕňali problémy so zdrojom napájania a zlyhanie počítača, ktoré na začiatku letu vylúčilo jeden z detektorových modulov. Napriek tomu tím dostal balónik vo vzduchu, čo nazýva Balloon Program Office NASA „dokonalým obrázkom“. Ako uviedol Rauch v tlačovej správe univerzity tesne pred začiatkom:
„Po troch antarktických sezónach - s 19 pokusmi o spustenie, dvoma spusteniami a jedným obnovením užitočného zaťaženia z poľa trhliny - je úžasné, že SuperTIGER-2 konečne dosiahne plávajúcu výšku a začne zbierať vedecké údaje. Tretia sezóna je šarm! “
Ako už bolo uvedené, let SuperTIGER-1 (2012 - 2013) prerušil vedecké záznamy o balónikoch tým, že zostal na vode celkom 55 dní. Táto misia sa nebude pokúšať spochybniť tento rekord a vzhľadom na technické problémy, ktoré tím zažil, predpokladajú, že SuperTIGER-2 zhromaždí asi 40% štatistík dosiahnutých pri prvom lete.
Po dokončení svojej druhej revolúcie okolo kontinentu čaká tím teraz na počasie, aby určil, kedy sa misia skončí. “Spôsob, akým stratosférické vetry cirkulujú v tejto sezóne, náš let bude ukončený, keď balón príde na vhodné miesto. na konci druhej revolúcie okolo kontinentu, “povedal Rauch.
Rovnako ako u všetkých kozmických záhad, skutočným kľúčom k ich vyriešeniu je dobrá staromódna trpezlivosť!
