NuSTAR

NuSTAR
NuSTAR
NuSTAR spacecraft model.png
NuSTAR(익스플로러 93) 위성
이름익스플로러 93
핵분광망원경 어레이
SMEX-11
미션 타입X선 천문학
교환입니다.NASA/JPL
COSPAR ID2012-031a Edit this at Wikidata
새캣38358
웹 사이트http://www.nustar.caltech.edu/
미션 기간2년 (예정)
10년 13일 (진행 중)
우주선 속성
우주선익스플로러 XCIII
우주선 종류핵분광망원경 어레이
버스LEOStar-2
제조원오비탈 사이언스 코퍼레이션
ATK 공간 컴포넌트
발사 질량350 kg (770파운드)
페이로드 질량171 kg (377파운드)
치수1.2 × 10.9 m (3피트 11인치 × 35피트 9인치)
힘750와트
임무 개시
발매일2012년 6월 13일 16:00:37[3] UTC
로켓페가수스 XL (F41)
발사장소콰잘레인 환초, 스타가저
청부업자오비탈 사이언스 코퍼레이션
궤도 파라미터
레퍼런스 시스템지구 중심 궤도
정권근적도 궤도
근지 고도596.6km(156.7마일)
아포기 고도612.6 km (380.7 mi)
기울기6.027°
기간96.8분
주 망원경
유형울터형 I
초점 거리10.15 m (33.3 피트)
집하 영역9keV: 847cm2(131.3평방인치)
78 keV: 60 cm2(9.3 평방 인치)
파장3~79 keV
결의안9.5 초
인스트루먼트
이중 X선 망원경
익스플로러 프로그램
← IBEX (익스플로러 92)
IRIS(익스플로러 94) →

NuSTAR(핵분광망원경 어레이, Explorer 93 및 SMEX-11)는 NASA의 우주 기반 X선 망원경으로, 천체물리학적 소스,[4] 특히 핵분광학에서 나오는 고에너지 X선을 집중시키기 위해 울터 망원경과 원추 근사치를 사용한다.

NuSTAR는 NASA의 Small Explorer(SMEX-11) 위성 프로그램의 11번째 임무이자 찬드라 X선 관측소와 XMM-Newton의 에너지 이상의 최초의 우주 기반 직접 영상 X선 망원경이다.2012년 6월 13일 성공적으로 발사되었으며,[5][6] 이전에는 발사체 소프트웨어 문제로 인해 2012년 3월 21일부터 연기되었다.

이 임무의 주된 과학적 목표는 태양보다 10억 배나 더 질량이 큰 블랙홀에 대한 심층적인 조사를 실시하고, 어떻게 입자들이 활동 중인 은하에서 매우 높은 에너지로 가속되는지를 조사하고, 초신성 잔해를 이미지화하여 거대한 별들의 폭발에서 원소가 어떻게 생성되는지를 이해하는 것이다.

NuSTAR는 2년간의 프라이머리 [7]미션을 완료하고 운용 10년째를 맞이하고 있습니다.

역사

NuSTAR의 전신인 HEFT(High Energy Focusing Telescope)는 유사한 기술을 사용하여 제작된 망원경과 검출기를 운반하는 풍선으로 운반되는 버전이었다.2003년 2월, NASA는 익스플로러 프로그램인 Announcement of Opportunity (AoO)를 발표했다.이에 대응하여, NuSTAR는 2003년 5월에 나사에 제출되었으며, 이는 제10차 및 제11차 소형 탐색기 [5]임무가 되기 위한 36개의 임무 제안서 중 하나이다.2003년 11월, NASA는 NuSTAR와 4개의 다른 제안서를 5개월간의 구현 가능성 조사 대상으로 선정했습니다.

2005년 1월, NASA는 1년간의 타당성 [8]조사가 있을 때까지 NuSTAR를 비행 대상으로 선택했습니다.이 프로그램은 NASA의 2007년 예산 삭감 때문에 2006년 2월에 취소되었다.2007년 9월 21일, 프로그램이 재개되어 2011년 8월에 개시될 예정이었으나, 이후 2012년 [6][9][10][11]6월로 연기되었다.

주요 조사관은 피오나 A이다. 캘리포니아 공과대학(캘텍)의 해리슨 씨.기타 주요 파트너로는 JPL(Jet Propulsion Laboratory), 캘리포니아 대학교 버클리, 덴마크 기술 대학교(DTU), 콜롬비아 대학교, Goddard Space Flight Center(GSFC), 스탠포드 대학교, 캘리포니아 대학교, Santa Cruz, Sonoma State Lawrence, 국립 Livermore 등이 있습니다.y(ASI)NuSTAR의 주요 산업 파트너로는 Orbital Sciences Corporation과 ATK Space Components가 있습니다.

시작하다

NASA는 2012년 [6]3월 21일 Orbital Sciences Corporation과 페가수스 XL 발사체에 NuSTAR [12](질량 350 kg (770파운드))를 발사하기로 계약했다.2011년 8월 15일, 2012년 2월 3일, 2012년 3월 16일, 2012년 [13]3월 14일로 예정되어 있었다.2012년 3월 15일 발사 회의 후, 발사체의 [14]비행 컴퓨터에서 사용되는 비행 소프트웨어를 검토할 시간을 확보하기 위해 발사가 더 늦춰졌다.발사는 2012년 6월[3] 13일 16:00:37 UTC에 콰잘레인 [15]환초 남쪽 약 117mi(188km) 지점에서 성공적으로 수행되었다.페가수스 발사체는 L-1011 '스타가저' [12][16]항공기에서 떨어졌다.

2012년 6월 22일, 10m(33ft) 돛대가 완전히 [17]전개된 것이 확인되었다.

광학

NuSTAR의 중첩된 X선 거울
Wolter Type-1 광학 시스템을 사용한 초점 X선

NuSTAR는 정상적인 입사율로 작동하는 거울이나 렌즈를 사용하는 가시광선 망원경과 달리 방목 입사 광학을 사용해야 X선에 초점을 맞출 수 있다.이 두 개의 원추형 근사치의 경우 10.15m(33.3ft) 초점 거리를 가진 울터 망원경 설계 광학은 전개 가능한 긴 돛대 끝에 고정된다.레이저 도량형 시스템은 광학 및 초점면의 정확한 상대위치를 항상 결정하기 위해 사용되며, 노광 중에 광학 및 초점면이 서로 상대적으로 이동하더라도 검출된 각 광자는 하늘상의 올바른 점에 매핑될 수 있다.

각 포커싱 옵티컬은 133개의 동심원 셸로 구성됩니다.NuSTAR를 가능하게 하는 혁신 중 하나는 이러한 쉘이 깊이 그레이드 멀티레이어(고밀도 재료와 저밀도 재료의 원자적으로 얇은 레이어)로 코팅된다는 것입니다. NuSTAR는 Pt/SiC 및 W/Si 멀티레이어를 선택하여 최대 79KeV(플래티넘 K-엣지)[18][19]의 반사율을 실현합니다.

광학은 Goddard Space Flight Center에서 유연성이 있는 유리판을 오븐에서 가열하여 적절한 반경의 정밀하게 연마된 원통형 석영 맨드렐 위로 떨어지도록 하여 제작되었습니다.코팅은 덴마크 기술 대학의 한 그룹에 의해 적용되었다.

그 후, 콜롬비아 대학의 네비스 연구소에서 유리를 원뿔 모양으로 구속하기 위해 가공된 흑연 스페이서를 사용하여 조개껍질을 조립하고 에폭시로 함께 고정했습니다.총 4680개의 거울 세그먼트가 있다(각각 65개의 내부 셸은 6개의 세그먼트로 구성되며 65개의 외부 셸은 12개이다. 각 셸에는 상부와 하부가 있으며 2개의 망원경이 있다). 세그먼트당 5개의 스페이서가 있다.에폭시 경화에는 24시간이 걸리기 때문에 하루에 한 개의 셸을 조립할 수 있습니다. 즉, 광학 1개를 조립하는 데 4개월이 걸렸습니다.

비행 거울의 예상 점 확산 함수는 43초이며, 초점 평면에서 약 2mm의 스폿 크기를 제공한다. 이것은 찬드라 X선 관측소가 긴 파장에서 달성한 최고의 해상도보다 약 100배 더 나쁘지만, 하드 X선 광학에 초점을 맞추는 데 전례 없이 좋은 해상도다.

검출기

NuSTAR의 두 개의 검출기 중 하나
지구에 배치된 NuSTAR의 돛대; 삽입물이 구조를 내려다보고 있습니다.

각 초점광학자는 자체 초점면 모듈을 가지며, 요오드화 세슘(CsI) 항공생 실드로 둘러싸인 고체 카드뮴 아연 텔루라이드(CdZnTe) 화소[20] 검출기로 구성된다.하나의 검출기 장치(또는 초점 평면)는 eV 제품에서 제조한 4개의 (2x2) 검출기로 구성됩니다.각 검출기는 32 × 32 × 0.6 mm (1.260 × 1.260 × 0.024 in) 픽셀로 격자화된 치수 20 × 20 mm (0.79 × 0.79 in) 및 두께 ~ 2 mm (0.079 in)의 직사각형 결정이며, 각 초점 모듈(FOV)의 총 12분 시야를 제공한다.

카드뮴 아연 텔루라이드(CdZnTe) 검출기는 고에너지 광자를 전자로 바꾸는 데 매우 효율적인 최첨단 실온 반도체입니다.전자는 NuSTAR 캘리포니아 공과대학(CalTech) 초점 평면 팀이 설계한 맞춤형 애플리케이션별 집적회로(ASIC)를 사용하여 디지털 방식으로 기록됩니다.각 픽셀에는 독립된 판별기가 있으며 개별 X선 상호작용이 판독 프로세스를 트리거합니다.온보드 프로세서는 각 망원경마다 하나씩 펄스 높이가 가장 큰 행과 열을 식별하고 이 픽셀과 8개의 인접 픽셀에서 펄스 높이 정보를 읽어냅니다.이벤트 시간은 온보드 클럭에 대해 2μs의 정확도로 기록됩니다.검출기의 이벤트 위치, 에너지 및 상호작용 깊이는 9픽셀 [21][22]신호에서 계산됩니다.

초점면은 검출기 하우징을 둘러싼 요오드화 세슘(CsI) 결정으로 차폐됩니다.Saint-Gobain에 의해 성장한 크리스털 실드는 NuSTAR 광축을 따라 이외의 방향에서 초점면을 가로지르는 고에너지 광자와 우주선을 등록합니다.이러한 현상은 NuSTAR의 주요 배경이며, 우주 소스에서 고에너지 광자를 식별하기 위해 적절히 식별 및 감산되어야 한다.NuSTAR 활성 차폐를 사용하면 활성 차폐 이벤트와 일치하는 CZT 디텍터 이벤트가 무시됩니다.

주요 과학적 결과

NuSTAR는 그 다재다능함을 증명하고 있으며, 출시 이후 천체물리학 연구의 다양한 분야에서 많은 새로운 발견을 할 수 있는 길을 열어주고 있습니다.

초대질량 블랙홀의 스핀 측정

2013년 2월, NASA는 NuSTAR가 XMM-뉴턴 우주 관측소와 함께 NGC 1365의 [23]중심에 있는 초대질량 블랙홀의 회전 속도를 측정했다고 발표했습니다.

NuSTAR는 은하 중심부에 있는 초거대 블랙홀을 고에너지 X선 빛으로 처음 포착했습니다.
X선 선원인 코로나를 가진 블랙홀
([24]콘셉트)
블랙홀 근처의 X선 흔들림
(NuSTAR, 2014년 [24]8월 12일)

초신성 잔해의 방사능 추적

안드로메다

NuSTAR의 주요 목표 중 하나는 초신성 잔해에 방사성 물질을 매핑함으로써 별의 폭발을 특징짓는 것이다.카시오페이아 A의 NuSTAR 지도는 티타늄-44 동위원소가 잔존물 중심에 있는 덩어리들에 집중된 것을 보여주며 별이 어떻게 폭발했는지에 대한 미스터리에 대한 가능한 해결책을 제시한다.연구자들이 컴퓨터로 초신성 폭발을 시뮬레이션 할 때, 거대한 별이 죽고 붕괴하면서, 주요 충격파가 종종 멈추고 별은 산산조각나지 않는다.최근의 연구결과는 폭발하는 별이 말 그대로 철벅철벅 움직이며 멈춰있던 충격파에 다시 에너지를 공급하고 별이 마침내 외부 [25]층을 날려버릴 수 있게 한다는 것을 강하게 시사하고 있다.

인근 초대질량 블랙홀

2017년 1월, NuSTAR 데이터를 사용하는 기관 연합을 이끄는 더럼 대학과 사우샘프턴 대학 연구진은 인근 은하 NGC 1448과 IC 3639의 [26][27][28]중심에서 초거대 블랙홀을 발견했다고 발표했다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR)" (PDF). Jet Propulsion Laboratory. June 2012. Retrieved 16 June 2012.
  2. ^ a b "NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array)". European Space Agency. Retrieved 2 July 2015.
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  4. ^ "About". NuSTAR. Caltech. Retrieved 15 October 2017.
  5. ^ a b "Launch of NASA's NuSTAR Mission Postponed". NASA. 16 March 2012. Retrieved 15 October 2017. Public Domain 이 문서에는 퍼블릭 도메인에 있는 이 소스로부터의 텍스트가 포함되어 있습니다..
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  28. ^ Boorman, Peter G.; Gandhi, P.; Alexander, D. M.; Annuar, A.; Ballantyne, D. R.; et al. (December 2016). "IC 3639—a New Bona Fide Compton-Thick AGN Unveiled by NuSTAR". The Astrophysical Journal. 833 (2). 245. arXiv:1610.08997. Bibcode:2016ApJ...833..245B. doi:10.3847/1538-4357/833/2/245. S2CID 36679784.

외부 링크

  • NuSTAR 웹사이트(nasa.gov)
  • NuSTAR 웹사이트(caltech.edu)
추가 정보