GEMS (en inglés: Gravity and Extreme Magnetism SMEX) usará un telescopio de rayos X para explorar la forma del espacio que ha sido distorsionada por la gravedad de un agujero negro, y para examinar la estructura y los efectos del formidable campo magnético alrededor de los magnetares, estrellas muertas con campos magnéticos miles de millones de veces mayores que el de la Tierra.
Las misiones actuales no pueden hacer esto porque la resolución angular requerida va mucho más allá de lo que es técnicamente factible y, en el caso de las imágenes del campo magnético, no pueden hacer esto porque los campos magnéticos son invisibles.GEMS utilizará una nueva técnica para lograr lo que ha sido imposible hasta ahora. Construirá una imagen indirectamente midiendo la polarización de los rayos X emitidos por estas violentas regiones. Esto abrirá un nuevo espaciode descubrimiento, porque GEMS es varios órdenes de magnitud más sensibles que los anteriores experimentos de polarización de rayos X.
Los rayos X son una especie de luz muy poderosa. Al igual que toda la luz, los rayos X tienen un campo eléctrico vibrante. Cuando la luz viaja libremente por el espacio, puede vibrar en cualquier dirección. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, se polariza, lo que significa que se ve forzada a vibrar en una sola dirección. Esto sucede cuando la luz se dispersa fuera de una superficie, por ejemplo.
GEMS revelará:.
• Cómo los agujeros negros giratorios afectan el espacio-tiempo y la materia cuando es estirado y comprimido por fuertes campos gravitacionales.
• Qué sucede en el super fuertes campos magnéticos cerca de pulsares y magnetares.
• Cómo los rayos cósmicos son acelerados por los choques en los remanentes de supernova.
GEMS será capaz de describir las formas de los rayos X que emite la materia atrapada cerca de los agujeros negros mejor de lo que pueden hacerlo las misiones existentes, en particular, si la materia alrededor de un agujero negro se limita a un disco plano o inflada en una esfera o expulsada en un jet. Dado que los rayos X están polarizados por el espacioque se arremolina alrededor de un agujero negro giratorio, GEMS también proporciona un método de determinación del giro del agujero negro independiente de otras técnicas.
Los intentos para estudiar la polarizaciónde rayos X se remontan al comienzo de la astronomía de rayos X, pero hasta ahora sólo ha habido una detección de la polarización de rayos X desde el exterior del sistema solar, la Nebulosa del Cangrejo. Debido a su mayor sensibilidad, GEMS abrirá un nuevo espacio de fase.
El corazón de GEMS es una pequeña cámara llena de gas. Cuando un rayo X es absorbido en el gas, un electrón se lleva la mayor parte de la energía, y comienza en una dirección en relación con la dirección de polarización de los rayos X. Este electrón pierde energía por la ionización del gas; el instrumento mide la dirección de la pista de ionización, y con ello la polarización de los rayos X. La lectura de detector de GEMS emplea una cámara de proyección de tiempo para la imagen de la pista.
La propuesta GEMS de Goddard es parte del programa Explorer de la NASA. La misma fue presentada en respuesta al anuncio de la NASA de Oportunidades para Pequeños Exploradores (Small Explorers, SMEX) y Misiones de Oportunidad expedidos el 28 de septiembre de 2007.
Seis propuestas, incluyendo GEMS, se seleccionaron para el estudio conceptual detallado. En junio de 2009 GEMS fue elegida para ser la segunda de estas misiones en salir adelante, a partir de 2010 para su lanzamiento en 2014.
Goddard de la NASA será responsable por el instrumento GEMS y la gestión general del programa. Orbital Sciences Corporation, en Dulles, Virginia, se encargará de construir la nave espacial y operaciones de la misión. ATK Space, Goleta, California, construirá un boom para colocar los telescopios de rayos X a la distancia apropiada de los detectores.
Ames Research Center de la NASA, en Moffett Field, California, contribuirá al proyecto mediante la gestión del contrato de desarrollo de naves espaciales y proporcionando simulaciones de cómo aparecerán los datos.
La Universidad de Iowa prestará asistencia de calibración del instrumento, y hará preparar a los estudiantes un experimento que podría ser parte de la misión.GEMS incluye colaboradores de universidades como MIT, Johns Hopkins University, Cornell University, Rice University, the University of Oulu (Finland), North Carolina State University and Washington University.
Fuente:
GEMS: The Gravity and Extreme Magnetism SMEX. Investigador Principal: Jean H. Swank, Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland
Imagen:
Ilustración del GEMS. Crédito: NASA.
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