NASA's BurstCube, een satelliet ter grootte van een schoenendoos die is ontworpen om de krachtigste explosies in het heelal te bestuderen, is op weg naar het internationale ruimtestation. De kleine satelliet reist mee aan boord van SpaceX's 30ste Commercial Resupply Services missie, die op donderdag 21 maart 2024 is opgestegen vanaf Launch Complex 40 op Cape Canaveral Space Force Station in Florida. Na aankomst bij het internationale ruimtestation ISS wordt BurstCube uitgepakt en later uitgezet in een baan om de aarde, waar het korte uitbarstingen van gammastralen, korte flitsen van hoogenergetisch licht, zal detecteren, lokaliseren en bestuderen.
"BurstCube mag dan klein zijn, maar naast het onderzoeken van deze extreme gebeurtenissen, test het nieuwe technologie en biedt het belangrijke ervaring voor beginnende astronomen en ruimtevaartingenieurs," zegt Jeremy Perkins, hoofdonderzoeker van BurstCube bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Korte uitbarstingen van gammastralen ontstaan meestal na de botsing van neutronensterren, de superdichte overblijfselen van massieve sterren die in supernovae zijn geëxplodeerd. De neutronensterren kunnen ook zwaartekrachtgolven uitzenden, rimpelingen in het weefsel van de ruimtetijd, wanneer ze in een spiraal naar elkaar toe bewegen.
Astronomen zijn geïnteresseerd in het bestuderen van gammastraaluitbarstingen door gebruik te maken van zowel licht- als zwaartekrachtgolven, omdat beide hen iets kunnen leren over verschillende aspecten van de gebeurtenis. Deze benadering maakt deel uit van een nieuwe manier om de kosmos te begrijpen, de zogenaamde multimessenger astronomie. De botsingen die korte gammastraaluitbarstingen veroorzaken, produceren ook zware elementen zoals goud en jodium, een essentieel ingrediënt voor het leven zoals wij dat kennen. Op dit moment was de enige gezamenlijke waarneming van zwaartekrachtgolven en licht van dezelfde gebeurtenis, GW170817 genaamd, in 2017. Het was een keerpunt in de multimessenger astronomie en de wetenschappelijke gemeenschap hoopt en bereidt zich sindsdien voor op meer gelijktijdige ontdekkingen.
"De detectoren van de BurstCube zijn zo gericht dat we gebeurtenissen over een groot deel van de hemel kunnen detecteren en lokaliseren," zegt Israel Martinez, onderzoekswetenschapper en BurstCube-teamlid aan de Universiteit van Maryland, College Park en Goddard. "Onze huidige gammastraalmissies kunnen op elk moment maar ongeveer 70% van de hemel zien omdat de aarde hun zicht blokkeert. Het vergroten van onze dekking met satellieten zoals BurstCube vergroot de kans dat we meer uitbarstingen zien die samenvallen met detecties van zwaartekrachtgolven."
Het hoofdinstrument van de BurstCube detecteert gammastralen met een energie van 50.000 tot 1 miljoen elektronvolt. (Ter vergelijking: zichtbaar licht varieert tussen 2 en 3 elektronvolt). Wanneer een gammastraal een van de vier detectoren van de BurstCube binnenkomt, komt het in aanraking met een cesiumjodidelaag, een scintillator genaamd, die het omzet in zichtbaar licht. Het licht komt vervolgens in een andere laag, een serie van 116 silicium fotomultiplicatoren, die het omzet in een puls van elektronen, wat de BurstCube meet. Voor elke gammastraal ziet het team een puls in de uitlezing van het instrument die de precieze aankomsttijd en energie aangeeft. De schuine detectoren informeren het team over de algemene richting van de gebeurtenis.
BurstCube behoort tot een klasse van ruimtevaartuigen die CubeSats worden genoemd. Deze kleine satellieten zijn er in een reeks standaardmaten, gebaseerd op een kubus met een diameter van 10 centimeter (3,9 inch). CubeSats bieden kosteneffectieve toegang tot de ruimte om baanbrekende wetenschap mogelijk te maken, nieuwe technologieën te testen en de volgende generatie wetenschappers en ingenieurs op te leiden in het ontwikkelen, bouwen en testen van missies.
"We konden veel van BurstCube's onderdelen bestellen, zoals zonnepanelen en andere off-the-shelf componenten, die steeds meer gestandaardiseerd worden voor CubeSats," zei Julie Cox, een BurstCube werktuigbouwkundig ingenieur bij Goddard. "Daardoor konden we ons richten op de nieuwe aspecten van de missie, zoals de zelfgemaakte onderdelen en het instrument, dat zal laten zien hoe een nieuwe generatie geminiaturiseerde gammastralendetectoren in de ruimte werkt." BurstCube wordt geleid door NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Het wordt gefinancierd door de afdeling Astrofysica van het Science Mission Directorate op het hoofdkantoor van NASA. De BurstCube-samenwerking bestaat uit: de Universiteit van Alabama in Huntsville; de Universiteit van Maryland, College Park; de Universiteit van de Maagdeneilanden; de Universities Space Research Association in Washington; het Naval Research Laboratory in Washington; en NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville.
Bron: NASA
