50 jaar geleden legde NASA’s Copernicus de lat voor

Op 21 augustus 1972 om 06:28 uur EDT verlichtte NASA’s Copernicus-satelliet, de zwaarste en meest complexe ruimtetelescoop van die tijd, de lucht toen hij in een baan om de aarde klom vanaf lanceercomplex 36B in wat nu Ruimtestation Cape CanaveralFlorida.

Oorspronkelijk bekend als de Orbital Astronomical Observatory (OAO) C, kwam OAO 3 ooit in een baan om de aarde, vergelijkbaar met die tijd. Maar zijn naam werd ook veranderd om zijn 500ste verjaardag te vieren Nicolaas Copernicus (1473-1543). De Poolse astronoom formuleerde een model van het zonnestelsel waarbij de zon centraal staat in plaats van de aarde, waarmee hij 1300 jaar traditie doorbrak en een wetenschappelijke revolutie ontketende.

Uitgerust met de grootste ultraviolette telescoop in een baan om de aarde op dat moment, evenals vier gecoördineerde röntgeninstrumenten, was Copernicus misschien wel NASA’s eerste toegewijde astronomische observatorium met meerdere golflengten. Dit maakt het een voorloper van het bedienen van satellieten zoals NASA Neil Geirels Swift-observatoriumdie de lucht bewaakt in ultraviolet en zichtbaar röntgenlicht.

“De twee ruimtevaartuigen delen ook institutionele banden”, merkt Swift-hoofdonderzoeker S. Bradley Cenko op bij NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Goddard voerde beide missies uit en het röntgenexperiment werd eerder aan Copernicus gepresenteerd Mullard Space Science Laboratory in Universiteits Hogeschool Londendie ook heeft bijgedragen aan Swift Ultraviolette/optische telescoop. “

Leren om een ​​telescoop in een baan om de aarde te richten en deze lang genoeg op een ster te houden zodat detectoren het licht kunnen opvangen, bleek moeilijker dan verwacht. Satellieten die destijds waren ontworpen om de zon te bestuderen, hadden een ingebouwde functie: ze waren gericht op het helderste object in het zonnestelsel. Copernicus vloog met een nieuwe inertial reference unit (IRU) ontwikkeld door Massachusetts Institute of Technology. De gyroscopen van IRU versnelden het proces van het opsporen van doelen, terwijl andere systemen de satelliet gesloten hielden. In een studie van de eerste 500 dagen van de expeditie vatte een ingenieur het samen door op te merken dat de IRU de reis van Copernicus tot een ‘saaie operatie’ maakte.

In de begindagen van NASA benadrukten astronomen de noodzaak van ultraviolet-onderzoek, dat niet vanaf de aarde kon worden uitgevoerd, en dit werd de primaire focus van het OAO-programma. Van de vier gelanceerde satellieten faalde er één na drie dagen in de ruimte, en een andere slaagde er helemaal niet in om de baan te bereiken. OAO 2, Gelanceerd in 1968 en genaamd Stargazer, leverde jarenlange waarnemingen op, waaronder stellaire spectra met een lage resolutie, die regenboogachtige golflengten uitspreiden om ultraviolette handtekeningen van specifieke moleculen en atomen te onthullen. Copernicus ging nog dieper en legde spectra vast met tot 200 keer betere details op sommige golflengten.

“Deze missie heeft spectra met hoge resolutie verkregen van veel sterren in het ultraviolet en leverde informatie op de kortste golflengten die jarenlang toegankelijk waren”, schreef Nancy Grace Roman, eerste vrouwelijke hoofdastronoom in het Office of Space Science op NASA Headquarters, Washington, en Copernicus Program Scientist. Tijdens de missie werd Roman een van de drijvende krachten achter het Large Space Telescope-project, nu bekend als NASA Hubble Ruimtetelescoop. Het is ook dezelfde naam voor NASA Romeinse ruimtetelescoopdie naar verwachting binnen een paar jaar zal vliegen.

Het primaire instrument aan boord van Copernicus was het Princeton Experiment Pack, dat ultraviolet licht vastlegde met behulp van een 32-inch (0,8 meter) spiegel, ongeveer een derde van de grootte van de Hubble-spiegel. LED Lyman Spitzer Jr Aan de Princeton University in New Jersey heeft het instrument een schat aan informatie opgeleverd over interstellair gas en ionische stromen van hete sterren. Het eerste doelwit, een ster genaamd Zeta Oviucci, gedeeltelijk verduisterd door een interstellaire wolk, vertoonde een sterke absorptie van waterstofmoleculen. Metingen van tientallen andere sterren bevestigden een theorie dat de meeste waterstof in gaswolken aanwezig is.

In 1946 begon Spitzer te speculeren over het soort wetenschap dat mogelijk zou zijn met een grote telescoop in een baan om de aarde, en werd later de katalysator voor Hubble-ontwikkeling. NASA-bureau Spitzer Ruimtetelescoopdie actief was van 2003 tot 2020 en ter ere van hem onder meer de koude wolken onderzocht waar sterren worden geboren.

Op het moment dat NASA instrumentvoorstellen voor Copernicus bestudeerde, was bekend dat slechts één hemellichaam, de zon, röntgenstraling uitstraalde. Dat veranderde in 1962. Nieuwe röntgendetectoren vlogen op een suborbitale raket, geleid door een onderzoeksteam Riccardo Giacconi Bij American Science and Engineering Inc. en vervolgens in Cambridge, Massachusetts, Ontdek de eerste röntgenbron buiten het zonnestelsel, genaamd Scorpius X-1. Extra vluchten hebben meer kosmische bronnen onthuld, waaronder Cygnus X-1, een langverdachte en nu bekend als gastheer voor een stellair zwart gat.

Met deze doorbraak stelde Giaconni de eerste satelliet voor die zich toelegt op het in kaart brengen van de röntgenhemel. Het begon in 1970 en loopt al drie jaar, NASA’s Uhuru-satelliet Er zijn meer dan 300 bronnen in kaart gebracht, waarvan vele neutronensterren of zwarte gaten zijn die worden gevoed door gasstromen van hun stellaire metgezellen, en röntgenstralen van heet gas worden gedetecteerd in clusters van sterrenstelsels. Giacconi zal krachtigere röntgensatellieten blijven voorstellen NASA’s Einstein Observatoriumdie diende van 1978 tot 198, en de huidige röntgenpionier voor NASA, en Chandra röntgenobservatoriumHet werd gelanceerd in 1999.

Robert Boyd leidde het röntgenexperiment aan boord van Copernicus aan het University College London, en de drie röntgentelescopen stonden voor grote uitdagingen. Detectoren met langere golflengten werden overspoeld met een onverwacht hoge achtergrondstraling. Het is bewezen dat het afkomstig is van een enorme komeetvormige wolk van waterstofatomen die de aarde omringt, genaamd GeoCorona, die de verre ultraviolette stralen van de zon verstrooit. Latere instrumenten voegden een filter toe dat is afgestemd om UV-stralen te absorberen, maar röntgenstralen door te laten.

In juni 1973 merkten wetenschappers van Goddard een probleem op met de sluiter van röntgentelescopen. Het apparaat werd periodiek gebruikt om te voorkomen dat röntgenstralen de detector bereiken, zodat wetenschappers de veranderende achtergrondstraling van geladen deeltjes in verschillende delen van de baan konden volgen. Nu zijn de operaties aarzelend. Bezorgd dat de sluiter permanent in de gesloten positie zou blijven, besloot het gereedschapsteam het niet meer te gebruiken. Maar het laatste is gelukt – en de zelfklevende sluiter werd gesloten, waardoor de machines werden verblind.

Een vierde detector die niet op de telescoop was aangesloten, bleef tijdens de missie werken. Deze röntgenmeter meet straling van 1 tot 3 angstrom over een breed gezichtsveld – 2,5 x 3,5 graden, ongeveer 40 keer het schijnbare gebied van de volle maan.

Een röntgenexperiment heeft verschillende langdurige pulsars ontdekt, waaronder X-Percy. Pulsars – meestal roterende neutronensterren – werden vijf jaar voordat Copernicus gelanceerd werd ontdekt. Deze objecten zwaaien een stralingsbundel in onze richting elke keer dat ze draaien, meestal tien- tot duizenden keren per seconde. Vreemd genoeg duurt pulsar X Persei een ontspannen 14 minuten per rotatie.

Copernicus deed langetermijnobservaties van pulsars en andere heldere bronnen, en observeerde de Nova Signi uit 1975, een explosie op de witte dwerg in een nabijgelegen binair systeem. Het experiment ontdekte een vreemde afname van de röntgenabsorptie in Cygnus X-1, die waarschijnlijk wordt veroorzaakt door koude, dichte klonten gas die wegstromen van de ster. De satelliet nam verschillende röntgenstralen op van Zwart-gatstelsel Centaurus Aop ongeveer 12 miljoen lichtjaar afstand.

Copernicus heeft 8,5 jaar lang ultraviolette en röntgenwaarnemingen opnieuw bekeken voordat hij in 1981 met pensioen ging en draait nog steeds om de aarde. Het stond centraal in de ruimteastronomie toen meer geavanceerde observatoria verschenen, met name Einstein en Internationale UV-verkenner, die in 1978 werd gelanceerd en al bijna 19 jaar in bedrijf is. De aantekeningen van Copernicus verschijnen in meer dan 650 wetenschappelijke artikelen. De tools hebben ongeveer 450 unieke objecten bestudeerd die het doelwit waren van meer dan 160 onderzoekers in de Verenigde Staten en 13 andere landen.

Vrijwaring: AAAS en EurekAlert! Niet verantwoordelijk voor de juistheid van nieuwsbrieven die naar EurekAlert worden verzonden! Via de bijdragende instellingen of voor het gebruik van informatie via het EurekAlert-systeem.