Tre missioner tilbage i ESA's kapløb om den næste medium-klasse rummission

Sidste år tilmeldte 27 missioner sig konkurrencen om at blive ESA's næste "medium-klasse" rummission. Nu er kun tre tilbage, inklusiv THESEUS-missionen med deltagelse fra DAWN. Det foreslåede rumfartøjs mål er at afsløre hemmelighederne bag stjerneeksplosioner i det tidlige Univers.

Illustration af rummissionen THESEUS’ videnskabelige hovedmål; stjerneeksplosioner i det tidlige Univers. Denne mission er i øjeblikket blandt de sidste tre i ESA’s konkurrence om den næste medium-klasse rummission, af hvilke kun én vil blive udvalgt. Kredit: ESA THESEUS Assessment Study report.

I ny og næ indkalder Den Europæiske Rumorganisation, ESA, forslag til nye videnskabelige missioner. Forslagene forventes at beskrive i detaljer ikke bare de videnskabelige mål, men også deres implementering, budget, realisering osv.

Missioner falder i tre kategorier, alt afhængigt af især deres omkostninger og udviklingstid: små (S-klasse), medium (M-klasse) og store (L-klasse). For eksempel er den nyligt opsendte Euclid-mission karakteriseret som en M-klasse mission, hvorimod rumteleskopet James Webb (som opereres i samarbejde med de amerikanske og de canadiske rumorganisationer, NASA og CSA) er en L-klasse mission.

I december 2021 proklamerede ESA, at en M-klasse mission skulle lanceres i midten af 2030’erne, og i løbet af de sidste to år er dét, der oprindeligt var 27 svar på dette indkald, nu blevet indsnævret til kun tre mulige missioner.

THESEUS

To af disse missioner er M-Matisse, en tvillinge-rumfartøjsmission til at observere Mars og dens atmosfære fra to forskellige steder i rummet på samme tid, og Plasma Observatory, som faktisk er syv satellitter, der vil observere den elektrisk ladede del af Jordens atmosfære.

Den tredje mission kaldes THESEUS, en forkortelse for "Transient High-Energy Sky and Early Universe Surveyor". Som navnet antyder, er den designet til at observere "transiente" (dvs. kortvarige), ekstremt energirige begivenheder — hvilket generelt betyder en eller anden form for eksploderende stjerner — med fokus på det tidlige Univers. Den mest energirige af disse er de såkaldte gammaglimt.

THESEUS' foreslåede konfiguration af instrumenter: De tre forskellige detektorer er vist i grønt (gammastråler), rødt (røntgenstråler) og guld (infrarødt). Kredit: Amati et al. (2017).

For at observere disse voldsomme begivenheder vil THESEUS medbringe tre instrumenter, der er specialiseret til tre forskellige energiregimer eller bølgelængdeområder: En gammastråledetektor, et røntgenteleskop og et mere "almindeligt" teleskop til observation af (nær-)infrarødt lys.

Men vi har allerede flere satellitter, der er i stand til at detektere gammaglimt. Så hvorfor har vi brug for en til?

Fade to black

Lise Christensen, lektor ved Cosmic Dawn Center og deltager i det videnskabelige team, der har udviklet THESEUS-missionen, forklarer:

"Vi har i dag flere gamma- og røntgenobservatorier i rummet. Højenergi-strålingen fade'er hurtigt ud, og at observere den mindre energirige »efterglød« er ekstremt vigtigt for at lære om disse begivenheders oprindelse. Men den tid, det tager for satellitten at notificere astronomer på Jorden, som derefter skal kontakte observatorier og få dem til at rette deres teleskoper mod glimtene, kan være betydelig, og kan tage timer eller dage. Og eftergløden fade'er også, så det bliver en kamp mod tiden."

Med THESEUS kan astronomerne omgå mange af disse forsinkelser: Fuldt automatiseret vil rumfartøjet simpelthen være i stand til at detektere glimtene, identificere deres placeringer og bruge sit infrarøde teleskop til at karakterisere dem.

Især i det fjerne og dermed tidlige Univers er observationer af eftergløder sjældne, og kun få er blevet opdaget fra før Universet var en milliard år gammelt. Glimt fra disse epoker er ikke bare meget lyssvage; Universets udvidelse har desuden "strukket" deres lys ud til bølgelængder, der ikke kan detekteres med normale, "optiske" teleskoper.

En anden type eksplosion sker, når to kompakte neutronstjerner kolliderer og eksploderer som en såkaldt kilonova, en begivenhed, der samtidig frigiver tyngdebølger, og som desuden menes at være ansvarlig for at skabe mange af de tunge grundstoffer i Universet.

"I to årtier har vi vidst, at en gammaglimts-mission med et nær-infrarødt teleskop i rummet er nødvendig for at detektere de fjerneste eksplosioner i Universet. Dét vil THESEUS give os, og det vil også give den fundamentale stedbestemmelse af gravitationsbølgekilderne, hvilket gør os i stand til at forklare oprindelsen af mange af grundstofferne i Universet,” afslutter Lise Christensen.

Det forventes, at vinderen af konkurrencen vil blive valgt i midten af 2026.

Mere information

 

Tags: ,