Ruimtestationexperiment om de oorsprong van elementen te onderzoeken

Vragen, theorieën, ontdekkingen e,d, op het gebied van wiskunde, natuurkunde en chemie horen hier thuis.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Ruimtestationexperiment om de oorsprong van elementen te onderzoeken

Bericht door univers » 31 aug 2022, 18:39

Astronoom Carl Sagan verwoordde het het beste: "We zijn gemaakt van sterrenmateriaal." De atomen waaruit de chemicaliën van ons lichaam bestaan, zijn niet op aarde ontstaan; ze kwamen uit de verre ruimte. De oerknal creëerde waterstof, helium en een klein beetje lithium, maar zwaardere atomen - die essentieel zijn voor het leven - kwamen van processen die verband houden met sterren.

Wetenschappers kunnen nu dieper graven. Welke soorten stellaire processen produceren welke elementen? En om welke soorten sterren gaat het?

Een nieuw experiment genaamd TIGERISS, bedoeld voor het internationale ruimtestation, heeft tot doel erachter te komen. TIGERISS is gekozen als de nieuwste NASA Astrophysics Pioneers-missie.

Pioniers zijn kleinschalige astrofysische missies die innovatief onderzoek naar kosmische fenomenen mogelijk maken. Ze kunnen experimenten omvatten die zijn ontworpen om op kleine satellieten te vliegen, wetenschappelijke ballonnen, het ruimtestation en nuttige ladingen die in een baan om de maan kunnen draaien of op de maan kunnen landen.

Eerder dit jaar kregen de vier eerdere Pioneers-missieconcepten , gekozen in januari 2021, groen licht om verder te gaan met de bouw en zijn goedgekeurd om later dit decennium te vliegen.

"De Pioneer-missies zijn een onschatbare kans voor wetenschappers in het begin tot het midden van hun carrière om boeiend astrofysica-onderzoek uit te voeren, terwijl ze echte ervaring opdoen met het bouwen van op de ruimte gebaseerde instrumentatie", zegt Mark Clampin, directeur van de astrofysica-afdeling van het NASA-hoofdkwartier in Washington. "Met TIGERISS breiden de Pioneers hun bereik uit naar het ruimtestation, dat een uniek platform biedt om het universum te verkennen."

Oog van de tijger

TIGERISS hoofdonderzoeker Brian Rauch, universitair hoofddocent natuurkunde aan de Washington University in St. Louis, werkt al sinds hij daar een student was aan vragen over elementaire oorsprong en hoogenergetische deeltjes. Bijna drie jaar op de universiteit werkte Rauch aan een deeltjesdetector genaamd Trans-Iron Galactic Element Recorder of TIGER. Het experiment had zijn eerste vlucht op een ballon in 1995; langdurige ballonvluchten lanceerden ook een versie van TIGER van Antarctica in 2001 tot 2002 en 2003 tot 2004.

Naarmate Rauch vorderde in zijn onderzoekscarrière, hielp hij TIGER evolueren naar de meer geavanceerde SuperTIGER. Op 8 december 2012 lanceerde SuperTIGER vanaf Antarctica zijn eerste vlucht, kruisend op een gemiddelde hoogte van 125.000 voet en vestigde een nieuw record voor de langste wetenschappelijke ballonvlucht - 55 dagen. SuperTIGER vloog ook 32 dagen van december 2019 tot januari 2020. Het experiment mat de overvloed aan elementen op het periodiek systeem tot aan barium, atoomnummer 56.

Op het internationale ruimtestation zal de TIGER-instrumentenfamilie naar nieuwe hoogten stijgen. Zonder de interferentie van de atmosfeer van de aarde zal het TIGERISS-experiment metingen met een hogere resolutie uitvoeren en zware deeltjes oppikken die niet mogelijk zouden zijn met een wetenschappelijke ballon. Een zitstok op het ruimtestation zal ook een groter fysiek experiment mogelijk maken - 1 meter aan een kant - dan op een kleine satelliet zou passen, waardoor de potentiële grootte van de detector toeneemt. En het experiment zou meer dan een jaar kunnen duren, vergeleken met minder dan twee maanden op een ballonvlucht. Onderzoekers zijn van plan om individuele elementen zo zwaar als lood, atoomnummer 82, te kunnen meten.

Sterren Dingen

Alle sterren bestaan ​​in een delicaat evenwicht - ze moeten genoeg energie uitstoten om hun eigen zwaartekracht tegen te gaan. Die energie komt van het samensmelten van elementen om zwaardere te maken, waaronder koolstof, stikstof en zuurstof, die belangrijk zijn voor het leven zoals we dat kennen. Maar zodra een gigantische ster ijzeratomen probeert samen te smelten, genereert de reactie niet genoeg kracht om de zwaartekracht te bestrijden en stort de kern van de ster in.

Dit veroorzaakt een explosie die bekend staat als een supernova, waarbij schokgolven al die zware elementen uitstoten die in de kern van de ster waren gemaakt. De explosie zelf creëert ook zware elementen en versnelt ze tot bijna de lichtsnelheid - deeltjes die wetenschappers 'kosmische straling' noemen.

Maar dat is niet de enige manier waarop zware atomen kunnen worden gevormd. Wanneer een superdicht overblijfsel van een supernova, een neutronenster genaamd, botst met een andere neutronenster, creëert hun catastrofale samensmelting ook zware elementen.

TIGERISS zal niet in staat zijn om specifieke supernova's of neutronensterbotsingen aan te wijzen, maar "zou context toevoegen over hoe deze snel bewegende elementen worden versneld en door de melkweg reizen", zei Rauch.

Dus hoeveel bijdragen supernova's en neutronensterren aan het maken van zware elementen? "Dat is de meest interessante vraag die we kunnen hopen te beantwoorden," zei Rauch.

"TIGERISS-metingen zijn essentieel om te begrijpen hoe onze melkweg materie creëert en verdeelt", zegt John Krizmanic, plaatsvervangend hoofdonderzoeker van TIGERISS in het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland.

TIGERISS zal ook informatie verstrekken over de algemene overvloed aan kosmische straling, die een gevaar vormt voor astronauten.

Andere bijdragende instellingen op TIGERISS zijn Howard University in Washington; Pennsylvania State University in State College; Universiteit van Maryland, Baltimore County; en Northern Kentucky University in Highland Heights.

Eerste pioniers gaan vooruit

TIGERISS sluit zich aan bij vier experimenten in het Pioneers-programma die zich in een meer gevorderd stadium van ontwikkeling bevinden en hun eerste beoordeling dit jaar hebben doorstaan. Het kostenplafond voor Pioneers-missies is $ 20 miljoen, waardoor de reikwijdte van deze concepten wordt beperkt tot kleinschalige projecten. Voor alle vier de hoofdonderzoekers van de nieuwe missies is dit programma de eerste keer dat ze als hoofdonderzoeker voor een ruimtemissie dienen.

Aspera is een SmallSat die de evolutie van sterrenstelsels zal bestuderen. Door middel van waarnemingen in ultraviolet licht zal het heet gas in de ruimte tussen sterrenstelsels en de in- en uitstroom van gas uit sterrenstelsels onderzoeken. De hoofdonderzoeker is Carlos Vargas van de Universiteit van Arizona in Tucson.
Pandora is een SmallSat die 20 sterren en hun 39 exoplaneten in zichtbaar en infrarood licht zal bestuderen. Het is gericht op het ontwarren van de signalen van sterren en planetaire atmosferen. De hoofdonderzoeker is Elisa Quintana van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.
StarBurst is een SmallSat die hoogenergetische gammastraling zal detecteren van gebeurtenissen zoals de samensmelting van neutronensterren, waarvan wordt gedacht dat ze zware elementen zoals platina en goud creëren. Dit zou waardevol inzicht verschaffen in dergelijke gebeurtenissen, die ook worden gedetecteerd door zwaartekrachtsgolven door observatoria op aarde. De hoofdonderzoeker is Daniel Kocevski van NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama.
PUEO (Particle Astrophysics with the Payload for Ultrahigh Energy Observations) is een ballonmissie die is ontworpen om vanaf Antarctica te lanceren en die signalen zal detecteren van ultrahoge-energetische neutrino's, deeltjes die waardevolle aanwijzingen bevatten over de meest energierijke astrofysische processen, waaronder het ontstaan ​​van zwarte gaten en fusies van neutronensterren. De hoofdonderzoeker is Abigail Vieregg van de Universiteit van Chicago.

https://www.nasa.gov/feature/space-stat ... f-elements
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie