ULTRASAT
 Modell av ULTRASAT
| |
| Namn | ULTRASAT |
|---|---|
| Typ av uppdrag | rymdteleskop |
| Operatör | Israel Space Agency , Weizmann Institute of Science |
| Hemsida | |
ULTRASAT ( Ul traviolet Tr ansient A stronomy Sat ellite) är ett rymdteleskop i ett smallsat-format med ett stort synfält, 210 kvadratgrader, som kommer att upptäcka och övervaka transienta astronomiska händelser i den nära ultravioletta (220–280 nm) spektralen område. ULTRASAT kommer att observera en stor del av himlen som växlar var sjätte månad mellan södra och norra halvklotet. Satelliten kommer att skjutas upp i geosynkron bana i början av 2026. All ULTRASAT-data kommer att sändas till marken i realtid. Vid upptäckt av en övergående händelse kommer ULTRASAT att ge varningar inom 20 minuter till andra markbaserade teleskop och rymdteleskop för att riktas till källan för ytterligare observation av händelsen i andra våglängdsband.
ULTRASAT kommer att studera det varma transienta universum. Den extragalaktiska volymen som är tillgänglig för ULTRASAT för upptäckt av transienta källor kommer att vara 300 gånger större än den för den känsligaste UV-satelliten hittills, GALEX . Det är jämförbart med det för det största markbaserade optiska transientundersökningsteleskopet som planeras att börja användas 2023, Vera C. Rubin Observatory .
Rymdfarkosten ULTRASAT kommer att konstrueras av Israel Aerospace Industries (IAI), och teleskopet kommer att konstrueras av El-Op-avdelningen av Elbit Systems . ULTRASAT finansieras och förvaltas gemensamt av Israel Space Agency och Weizmann Institute of Science (WIS), under vetenskaplig ledning av WIS, och med ett betydande bidrag från DESY -centret i Helmholtz-föreningen. ULTRASAT är planerad för en 3-årig operation i en GEO-bana. Dess lilla massa och volym, 160 kg och <1m3, möjliggör en lansering till GEO som en sekundär nyttolast.
Bakgrund
ULTRASAT-initiativet föddes 2010 i diskussioner mellan Weizmann Institute (WIS) och Caltech -forskare tillsammans med Israel Space Agency (ISA) för att möta behovet av ett rymdteleskop för breda fält för att studera transienta astronomiska händelser , i en liten satellit som t.ex. lämplig för SMEX . I förundersökningsskedet övervägdes olika andra band, bland annat röntgen. Den ultravioletta valdes på grund av teknologins mognad, de högre chanserna för framgångsrik implementering och behovet av att fortsätta utforska denna våglängdsregion. Vikten av detta projekt bekräftas i vilket säger att upptäcktshastigheten för UV-variable källor och UV-transienter kan öka med flera storleksordningar med lanseringen av ett rymdbaserat UV-uppdrag med ett brett synfält (flera grader2) och som säger att "Det föreslagna ULTRASAT-uppdraget kan upptäcka hundratals tidvattenstörningar per år i UV.
Projektet, som ursprungligen hette LIMSAT, döptes om till ULTRASAT – Ultraviolet Transient Astronomy SATellite 2011 när ett förslag lämnades till NASA för [Explorers program] 2012 Mission of Opportunity-sektionen, i samarbete med NASAs Ames Research Center . På grund av sequester och NASA budgetnedskärningar valdes inget förslag ut det året. Efter avsevärda förändringar i konfigurationen av teleskopet, den planerade omloppsbanan och satellitbussen lades ett nytt förslag fram i december 2014 i samarbete med JPL, som uppnådde betyget "Kategori II", vilket betyder höga vetenskapliga och tekniska meriter, men som inte var valt för finansiering. Det aktuella projektet kommer inte att involvera NASA, som anges ovan. Från ett koncept med åtta små brytande UV-teleskop på en satellit i låg jordomloppsbana, utvecklades ULTRASAT till ett enda bredfälts Schmidt-teleskop i geosynkron bana.
Vetenskap
Tidsdomänastronomi har potential att göra ovanliga upptäckter. Specifikt den ultravioletta (UV) variabla himlen är relativt dåligt utforskad, även om den erbjuder spännande vetenskapliga möjligheter. Welsh, 2005, beskriver upptäckterna som gjorts av GALEX, som skulle ökas avsevärt av ULTRASAT. Ett fält där UV-observationer med kort kadens kan göra stor skillnad är explosionen som markerar döden av en stjärna, känd som en supernova (SNe ) . Ganot et al uppskattade att ULTRASAT skulle upptäcka mer än 100 supernovor per år. UV-signalerna från SNe föregår den optiska signalen, vilket möjliggör upptäckt av SN i ett tidigt skede när ljuskurvan är oförorenad av senare processer.
Eftersom det för en övergående händelse vanligtvis inte finns någon tidig varning och händelsens position på himlen är av statistisk natur, upptäcks de flesta transienter av markteleskop med begränsade synfält, ofta långt efter händelsens början, även om dedikerade undersökningar minskar detta till ungefär en dag. För att upptäcka transienter i stort antal krävs nästan kontinuerliga observationer av stora fläckar på himlen.
Baserat på volymen övervakat utrymme och den uppmätta SNe-hastigheten (från markundersökningar) förväntas det att minst 100 sådana händelser per år kommer att upptäckas av ULTRASAT inom mindre än en dag efter explosionen. Det breda synfältet och de avancerade UV-detektorerna kommer att möjliggöra upptäckt och övervakning av transienta källor inom en kosmisk volym som är 300 gånger större än den för den mest kraftfulla UV-satelliten hittills, GALEX). Analys av den tidiga ljuskurvan ger värdefull information (stjärnradien och ytkemisk sammansättning) om stamfadersstjärnan (innan den exploderade) som inte kan hittas på annat sätt.
I supernovor följs en initial explosion av hög intensitet i UV av strålning i längre våglängder när det utstötta materialet svalnar. UV kan endast observeras från rymdsatelliter, på grund av ozonets blockerande effekt; markteleskop ser bara de senare stadierna av händelsen.
ULTRASAT har designats för att täcka ett oöverträffat stort synfält med en mycket känslig UV-kamera, med upprepningstider så korta som 5 minuter. För att maximera antalet upptäckta händelser kommer ULTRASAT att peka på regioner på höga himmelska breddgrader och undvika Vintergatan med dess höga koncentration av "nära" stjärnor, diffus bakgrund och galaktiskt stoft som blockerar mycket av ljuset från avlägsna galaxer där dessa händelser inträffar.
Kombinerade rymd-UV- och markbaserade optiska observationer utlösta av en UV-transientutforskare skulle ge en mängd data om massiva stjärnexplosioner, som går utöver stjärnradien (och därmed stjärnklassen för stamfadern: röd eller blå superjätte, eller WR - stjärna ).
Förutom att upptäcka tidiga supernovor kommer ULTRASAT att mäta UV-ljus från det stora antalet stjärnor i sitt synfält med hög tidsupplösning, vilket möjligen möjliggör detektering av planettransiter.
ULTRASAT kan också pekas på "Möjlighetsmål" när andra instrument ger en varning för en intressant händelse. Ett av de viktigaste vetenskapliga målen för ULTRASAT är upptäckten av elektromagnetisk emission efter detektering av gravitationsvågor (GW) från sammanslagningar av binärer som involverar neutronstjärnor, kallade Kilonova . Sådana upptäckter kommer att vara nyckeln till att använda dessa händelser för att ta itu med grundläggande fysikfrågor, såsom ursprunget till de tyngsta elementen och universums expansionshastighet. ULTRASAT kommer att kunna svänga på några minuter till >50 % av himlen, och dess breda synfält täcker rikligt de vinkelfelsområden som förväntas tillhandahållas av GW-detektorer under 2020-talet. Det kommer att ge kontinuerliga UV-ljuskurvor samt tidiga varningar som kommer att möjliggöra markbaserad uppföljningsspektroskopi och övervakning av optisk och infraröd emission som förutspås uppstå senare.
Andra astrofysiska källor som ger en transient UV-signal är:
- Gammastrålning efterglöd (GRB). En UV-transientutforskare med bred fält kan hitta de mycket eftertraktade "föräldralösa" efterglödena
- Signalen från en tidvattenstörning förväntas nå sin topp i UV
- Massan och miljöerna för massiva svarta hål i galaxernas centrum
- Aktiva galaktiska kärnor
- Variabla och flare stjärnor
Vidare läsning
- Sagiv et al., oktober 2015, "ULTRASAT – the Ultraviolet Transient Astronomy Satellite" IAC 2015 , Session B4.2.2
- Sagiv et al., april 2014, "Science with a wide-field UV transient explorer", Astronomical Journal , Vol. 147:79
- Soumagnac et al., oktober 2015, "A survey of eclipsing binarys with the Ultraviolet Transient Astronomy Satellite (ULTRASAT)", IAC 2015 , Session A7.2.1
- Mahabal et al., mars 2008, "Automatiserad probabilistisk klassificering av transienter och variabler", Astronomische Nachrichten , Volym 329, Utgåva 3
- ULTRASAT på Weizmann Institute of Sciences webbplats