ULTRASAT ( Ul traviolet Tr ansient A stronomy Sat ellite ) es un pequeño satélite astronómico cuyo campo de visión sin precedentes, 210 grados cuadrados, detectará y monitoreará eventos astronómicos transitorios en la región espectral del ultravioleta cercano (220–280 nm). ULTRASAT observará una gran porción de cielo, alternando cada seis meses entre el hemisferio sur y norte. El satélite se lanzará a una órbita geosincrónica.en 2023. Todos los datos de ULTRASAT se transmitirán a tierra en tiempo real. Tras la detección de un evento transitorio, ULTRASAT proporcionará alertas en 20 minutos a otros telescopios terrestres y espaciales para que sean dirigidos a la fuente para una mayor observación del evento en otras bandas de longitudes de onda.
ULTRASAT estudiará el universo transitorio caliente. El volumen extragaláctico accesible a ULTRASAT para el descubrimiento de fuentes transitorias será 300 veces mayor que el del satélite ultravioleta más sensible hasta la fecha, GALEX . Es comparable al de la mayor prospección óptica transitoria terrestre planificada para comenzar a operar en 2022, LSST .
La nave espacial ULTRASAT será construida por Israel Aerospace Industries (IAI), y el telescopio será construido por la división El-Op de Elbit Systems . ULTRASAT está financiado y gestionado conjuntamente por la Agencia Espacial de Israel [1] y el Instituto de Ciencia Weizmann (WIS), bajo el liderazgo científico del WIS, y con una contribución significativa del centro DESY de la asociación Helmholtz. ULTRASAT está previsto para una operación de 3 años en una órbita GEO. Su pequeña masa y volumen, 160 kg y <1m3, permite un lanzamiento a GEO como carga útil secundaria.
Fondo
La iniciativa ULTRASAT nació en 2010 en discusiones entre el Instituto Weizmann (WIS) y científicos de Caltech junto con la Agencia Espacial de Israel (ISA) para satisfacer la necesidad de un telescopio espacial de campo amplio para estudiar eventos astronómicos transitorios , en un pequeño satélite como los adecuado para SMEX . En la fase de investigación preliminar, se consideraron varias otras bandas, incluida la radiografía. El ultravioleta fue seleccionado debido a la madurez de la tecnología, las mayores posibilidades de implementación exitosa y la necesidad de continuar explorando esta región de longitud de onda. [2] La importancia de este proyecto se confirma en [3] que dice que la tasa de descubrimiento de fuentes variables UV y transitorios UV podría aumentar en varios órdenes de magnitud con el lanzamiento de una misión UV basada en el espacio con un amplio campo de visión. (varios grados2) y [4] que establece que "La misión ULTRASAT propuesta podría descubrir cientos de eventos de interrupción de las mareas por año en la UV.
El proyecto, originalmente llamado LIMSAT, pasó a llamarse ULTRASAT - Ultraviolet TRansient Astronomy SATellite en 2011 cuando se presentó una propuesta a la NASA para la sección 2012 Mission of Opportunity del [programa Exploradores], en colaboración con el Centro de Investigación Ames de la NASA . Debido al secuestro y los recortes presupuestarios de la NASA, no se seleccionó ninguna propuesta ese año. Tras cambios considerables en la configuración del telescopio, la órbita prevista y el bus satelital, en diciembre de 2014 se presentó una nueva propuesta en colaboración con JPL, que logró la calificación "Categoría II", lo que significa altos méritos científicos y tecnológicos, pero no fue seleccionado para financiación. El proyecto actual no involucrará a la NASA, como se indicó anteriormente. A partir de un concepto de ocho pequeños telescopios ultravioleta refractivos en un satélite en órbita terrestre baja, ULTRASAT evolucionó a un solo telescopio Schmidt de campo amplio en órbita geosincrónica.
Ciencias
La astronomía en el dominio del tiempo tiene potencial para realizar descubrimientos inusuales. Específicamente, el cielo variable ultravioleta (UV) está relativamente poco explorado, aunque ofrece interesantes perspectivas científicas. Welsh, 2005, describe los descubrimientos hechos por GALEX, que se verían incrementados enormemente por ULTRASAT. [5] Un campo donde las observaciones UV de cadencia corta pueden marcar una gran diferencia es la explosión que marca la muerte de una estrella, conocida como supernova (plural: Supernovas, abreviado como SNe). En el artículo de Ganot, 2015 [6] se estima que ULTRASAT detectaría más de 100 SNe por año. Las señales UV de SNe preceden a la señal óptica, lo que permite el descubrimiento del SN en una etapa temprana cuando la curva de luz no está contaminada por procesos posteriores.
Dado que para un evento transitorio no suele haber una alerta temprana y la posición del evento en el cielo es de naturaleza estadística, la mayoría de los transitorios son descubiertos por telescopios terrestres con campos de visión limitados, a menudo mucho después del inicio del evento, aunque los estudios dedicados se están reduciendo. esto a alrededor de un día. Para detectar transitorios en grandes cantidades, se requieren observaciones casi continuas de grandes parches del cielo.
Con base en el volumen de espacio monitoreado y la tasa de SNe medida (a partir de estudios terrestres), se espera que ULTRASAT detecte al menos 100 eventos de este tipo por año en menos de un día después de la explosión. El amplio campo de visión y los detectores ultravioleta avanzados permitirán el descubrimiento y seguimiento de fuentes transitorias dentro de un volumen cósmico 300 veces mayor que el del satélite ultravioleta más potente hasta la fecha, GALEX [7] ). El análisis de la curva de luz temprana proporciona información valiosa (radio estelar y composición química de la superficie) sobre la estrella progenitora (antes de que explote) que no se puede encontrar por otros medios.
En las supernovas, un estallido inicial de alta intensidad en los rayos ultravioleta es seguido por radiación en longitudes de onda más largas a medida que el material expulsado se enfría. Los rayos ultravioleta solo se pueden observar desde satélites espaciales, debido al efecto de bloqueo del ozono; Los telescopios terrestres ven solo las últimas etapas del evento.
ULTRASAT ha sido diseñado para cubrir un campo de visión sin precedentes con una cámara ultravioleta de alta sensibilidad, con tiempos de repetición de imágenes de tan solo 5 minutos. Para maximizar el número de eventos detectados, ULTRASAT apuntará a regiones en altas latitudes celestes, evitando la Vía Láctea con su alta concentración de estrellas "cercanas", fondo difuso y polvo galáctico bloqueando gran parte de la luz de galaxias distantes donde ocurren estos eventos.
La combinación de observaciones ópticas terrestres y ultravioleta del espacio desencadenadas por un explorador transitorio ultravioleta produciría una gran cantidad de datos sobre explosiones estelares masivas, yendo más allá del radio estelar (y por lo tanto, la clase estelar del progenitor: supergigante roja o azul , o estrella WR). ).
Además de detectar supernovas tempranas, ULTRASAT medirá la luz ultravioleta de la gran cantidad de estrellas en su campo de visión con alta resolución temporal, lo que posiblemente permita la detección de tránsitos planetarios. [8] [9]
ULTRASAT también puede apuntar a "Objetivos de oportunidad" cuando otros instrumentos dan una alerta para un evento interesante. Uno de los objetivos científicos clave de ULTRASAT es el descubrimiento de la emisión electromagnética tras la detección de ondas gravitacionales (GW) de las fusiones de binarias que involucran estrellas de neutrones, conocidas como Kilonova . [10] Tales detecciones serán la clave para utilizar estos eventos para abordar cuestiones fundamentales de física, como el origen de los elementos más pesados y la tasa de expansión del universo. ULTRASAT podrá desplazarse en minutos a> 50% del cielo, y su amplio campo de visión cubre ampliamente las regiones de error angular que se espera que proporcionen los detectores GW en la década de 2020. Proporcionará curvas de luz ultravioleta continuas, así como alertas tempranas que permitirán la espectroscopia de seguimiento en tierra y el monitoreo de las emisiones ópticas e infrarrojas que se prevé que surjan más adelante.
Otras fuentes astrofísicas que producen una señal ultravioleta transitoria son:
- Resplandor crepuscular de rayos gamma (GRB). Un explorador transitorio UV de campo amplio puede encontrar los muy buscados resplandores "huérfanos"
- Se espera que la señal de un evento de interrupción de las mareas alcance su punto máximo en la radiación ultravioleta.
- La masa y el entorno de los agujeros negros masivos en los centros de las galaxias.
- Núcleos galácticos activos
- Estrellas variables y destellos
Referencias
- ^ Agencia Espacial de Israel, "Proyecto ULTRASAT"
- ^ Barstow, M., 2004 "¿Tiene futuro la astronomía ultravioleta?", Astronomía y geofísica, octubre de 2004 [1]
- ^ Gezari et al , 2013, "The GALEX Time Domain Survey", The Astrophysical Journal , volumen 766, número 1, id. Del artículo. 60
- ^ Arcavi et al , 2014, "Un continuo de candidatos de disrupción de marea ricos en H- a He con preferencia por las galaxias E + A", The Astrophysical Journal , volumen 793, número 1, id. Del artículo. 38
- ↑ Welsh et al , 2005, The Astronomical Journal 130 825 doi : 10.1086 / 431222
- ^ Ganot et al , 2015, "La tasa de detección de la emisión UV temprana de las supernovas: una encuesta GALEX / PTF dedicada y estimaciones teóricas calibradas" [2]
- ^ Martin et al , 2005, "The Galaxy Evolution Explorer: una misión de estudio ultravioleta espacial", The Astrophysical Journal , volumen 619, número 1, págs. L1-L6
- ^ Gottesman et al , 2012, "Detección de exoplanetas en la UV: ULTRASAT - La primera misión de investigación espacial israelí", Conferencia de la Sociedad Física de Israel 2012
- ^ Ofir et al , 2015, "Encontrar exoplanetas únicos con ULTRASAT", Congreso Astronáutico Internacional 2015 , Sesión B4.2.3
- ^ Arcavi, Iair, 2018, Las primeras horas del Kilonova GW170817 y la importancia de las primeras observaciones ópticas y ultravioleta para restringir los modelos de emisión, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aab267
Otras lecturas
- Sagiv et al., Octubre de 2015, "ULTRASAT - el satélite de astronomía ultravioleta transitoria" IAC 2015 , sesión B4.2.2
- Sagiv et al., Abril de 2014, “Ciencia con un explorador transitorio UV de campo amplio”, Astronomical Journal , vol. 147: 79
- Soumagnac et al., Octubre de 2015, "Una encuesta de binarios eclipsantes con el ultravioleta
- Satélite de astronomía transitoria (ULTRASAT) ", IAC 2015 , Sesión A7.2.1
- Mahabal et al., Marzo de 2008, “Clasificación probabilística automatizada de transitorios y variables”, Astronomische Nachrichten , Volumen 329, Número 3
- Conferencia de la profesora Carolin Crawford, 2014, "El universo transitorio" [ http://www.Gresham.ac.uk/lectures-and-events/the-
- ULTRASAT en el sitio web del Instituto de Ciencias Weizmann