ULTRASAT - ULTRASAT - Wikipedia

Макет планируемого спутника ULTRASAT

ULTRASAT (Ул.травиолет Трответственный Астрономия Сиделellite) - это астрономический мини-спутник, чье беспрецедентно большое поле зрения, 210 квадратных градусов, позволяет обнаруживать и контролировать переходные астрономические события в ближний ультрафиолет (220–280 нм) спектральная область. ULTRASAT будет наблюдать большой участок неба, сменяющийся каждые шесть месяцев между южным и северным полушариями. Спутник будет запущен в геостационарная орбита в 2023 году. Все данные ULTRASAT будут передаваться на землю в режиме реального времени. При обнаружении нестационарного события ULTRASAT в течение 20 минут отправит оповещения в другие наземные и космические телескопы, которые будут направлены к источнику для дальнейшего наблюдения за событием в других диапазонах длин волн.

ULTRASAT будет изучать горячую переходную Вселенную. Внегалактический объем, доступный ULTRASAT для обнаружения переходных источников, будет в 300 раз больше, чем у самого чувствительного УФ-спутника на сегодняшний день. GALEX. Это сопоставимо с крупнейшей наземной оптической съемкой переходных процессов, которую планируется начать в 2022 году. LSST.

КА ULTRASAT будет построен Израильская аэрокосмическая промышленность (IAI), а телескоп будет построен подразделением El-Op Элбит Системс. ULTRASAT совместно финансируется и управляется Израильское космическое агентство[1] и Институт науки Вейцмана (WIS) под научным руководством WIS и при значительном вкладе DESY центр ассоциации Гельмгольца. ULTRASAT планирует проработать 3 года на орбите GEO. Его небольшая масса и объем, 160 кг и <1 м3, позволяют запускать на GEO в качестве дополнительной полезной нагрузки.

Фон

Инициатива ULTRASAT родилась в 2010 году в ходе обсуждений между Институтом Вейцмана (WIS) и Калтех ученых вместе с Израильским космическим агентством (ISA), чтобы удовлетворить потребность в широкоугольном космическом телескопе для изучения переходные астрономические события, в небольших спутниках, например, подходящих для SMEX. На этапе предварительного расследования были рассмотрены различные другие диапазоны, в том числе рентгеновские. Ультрафиолет был выбран из-за зрелости технологии, более высоких шансов на успешное внедрение и необходимости продолжать изучение этого диапазона длин волн.[2] Важность этого проекта подтверждается в [3] в котором говорится, что частота обнаружения переменных источников УФ-излучения и переходных процессов УФ-излучения может увеличиться на несколько порядков с запуском космической миссии УФ-излучения с широким полем обзора (несколько градусов2) и [4] в котором говорится, что «Предлагаемая миссия ULTRASAT может обнаружить сотни приливных срывов в год в УФ.

Проект, первоначально называвшийся LIMSAT, был переименован в ULTRASAT - Ultraviolet TRansient Astronomy SATellite в 2011 году, когда в НАСА было подано предложение для раздела «Миссия возможностей 2012 года» [Программа исследователей] в сотрудничестве с НАСА. Исследовательский центр Эймса. Из-за секвестра и сокращения бюджета НАСА в этом году не было выбрано ни одного предложения. После значительных изменений конфигурации телескопа, планируемой орбиты и спутниковой шины в декабре 2014 года в сотрудничестве с JPL было представлено новое предложение, получившее оценку «Категория II», что означает высокие научные и технологические заслуги, но не было. выбран для финансирования. В текущем проекте не будет участвовать НАСА, как указано выше. От концепции восьми небольших преломляющих УФ-телескопов на спутнике на низкой околоземной орбите ULTRASAT превратился в единую систему широкого поля зрения. Телескоп Шмидта на геостационарной орбите.

Наука

Астрономия во временной области имеет потенциал для необычных открытий. В частности, небо с переменным ультрафиолетовым (УФ) излучением относительно плохо изучено, хотя оно предлагает захватывающие научные перспективы. Welsh, 2005, описывает открытия, сделанные GALEX, которые будут значительно увеличены с помощью ULTRASAT.[5]Одна из областей, где наблюдения ультрафиолетового излучения с короткой каденцией могут иметь большое значение, - это взрыв, знаменующий смерть звезды, известный как сверхновая звезда (множественное число: сверхновые, сокращенно SNe). В статье Ганота, 2015 г.[6] предполагается, что ULTRASAT будет обнаруживать более 100 SN в год. УФ-сигналы от сверхновых предшествуют оптическому сигналу, что позволяет обнаружить сверхновую на ранней стадии, когда кривая блеска не подвержена влиянию более поздних процессов.

Поскольку для кратковременного события, как правило, нет раннего предупреждения, а положение события в небе носит статистический характер, большинство переходных процессов обнаруживаются наземными телескопами с ограниченным полем обзора, часто спустя много времени после начала события, хотя специальные исследования сокращают это примерно до одного дня. Для обнаружения транзиентов в большом количестве требуются почти непрерывные наблюдения за большими участками неба.

На основании объема контролируемого пространства и измеренной скорости SNe (по данным наземных съемок) ожидается, что ULTRASAT обнаружит не менее 100 таких событий в год в течение менее чем суток после взрыва. Широкое поле зрения и современные УФ-детекторы позволят обнаруживать и контролировать переходные источники в космическом объеме, в 300 раз превышающем объем самого мощного УФ-спутника на сегодняшний день, GALEX. [7]). Анализ кривой раннего блеска дает ценную информацию (радиус звезды и химический состав поверхности) о звезде-прародительнице (до ее взрыва), которую нельзя найти другими способами.

В случае сверхновых звезд за первоначальной вспышкой высокой интенсивности в УФ-диапазоне следует излучение в более длинных волнах по мере охлаждения выброшенного материала. УФ можно наблюдать только с космических спутников из-за блокирующего действия озона; наземные телескопы видят только поздние стадии события.

ULTRASAT был разработан для покрытия беспрецедентно большого поля зрения с помощью высокочувствительной УФ-камеры с временем повторения изображений всего 5 минут. Чтобы максимизировать количество обнаруженных событий, ULTRASAT будет указывать на регионы на высоких небесных широтах, избегая Млечного Пути с его высокой концентрацией «близких» звезд, диффузным фоном и галактической пылью, блокирующей большую часть света от далеких галактик, где происходят эти события.

Комбинированные космические ультрафиолетовые и наземные оптические наблюдения, инициированные исследователем переходных процессов в ультрафиолетовом диапазоне, дадут огромное количество данных о массивных взрывах звезд, выходящих за пределы звездного радиуса (и, таким образом, звездный класс прародителя: красный или синий). сверхгигант, или звезда WR).

В дополнение к обнаружению ранних сверхновых, ULTRASAT будет измерять ультрафиолетовый свет от большого количества звезд в своем поле зрения с высоким временным разрешением, что, возможно, позволит обнаруживать планетные транзиты.[8][9]

ULTRASAT также можно указать на «Цели возможностей», когда другие инструменты предупреждают об интересном событии. Одна из ключевых научных целей ULTRASAT - открытие электромагнитного излучения после обнаружения Гравитационные волны (GW) от слияния двойных систем с участием нейтронных звезд, называемых Килонова[10]. Такие обнаружения станут ключом к использованию этих событий для решения вопросов фундаментальной физики, таких как происхождение самых тяжелых элементов и скорость расширения Вселенной. ULTRASAT сможет за считанные минуты поворачиваться на> 50% неба, а его широкое поле зрения полностью покрывает области угловых ошибок, которые, как ожидается, будут обеспечены детекторами GW в 2020-х годах. Он будет обеспечивать непрерывные кривые УФ-излучения, а также ранние предупреждения, которые позволят проводить наземную последующую спектроскопию и мониторинг оптического и инфракрасного излучения, которые, как ожидается, возникнут позже.

Другие астрофизические источники, дающие кратковременный УФ-сигнал:

  • Гамма-всплеск послесвечение (GRB). Исследователь переходных процессов в УФ-области с широким полем зрения может найти столь желанные «сиротские» послесвечения.
  • Сигнал от событие срыва приливов и отливов ожидается пик в УФ
  • Масса и окружение массивных черные дыры в центрах галактик
  • Активные ядра галактик
  • Переменные и вспыхивающие звезды

Рекомендации

  1. ^ Израильское космическое агентство, «Проект ULTRASAT»
  2. ^ Барстоу, М., 2004 «Есть ли будущее у ультрафиолетовой астрономии?», Астрономия и геофизика Октябрь 2004 г. [1]
  3. ^ Гезари и другие, 2013, "Исследование GALEX Time Domain Survey", Астрофизический журнал, Volume 766, Issue 1, article id. 60
  4. ^ Аркави и другие, 2014, "Континуум кандидатов на приливные разрушения, обогащенные от H до He, с предпочтением галактик E + A", Астрофизический журнал, Volume 793, Issue 1, article id. 38
  5. ^ валлийский и другие, 2005, Астрономический журнал 130 825 дой: 10.1086 / 431222
  6. ^ Ганот и другие, 2015, «Скорость обнаружения раннего УФ-излучения сверхновых: специальный обзор GALEX / PTF и калиброванные теоретические оценки» [2]
  7. ^ Мартин и другие, 2005, «Исследователь эволюции галактики: миссия по исследованию космического ультрафиолета», Астрофизический журнал, Том 619, Выпуск 1, стр. L1-L6
  8. ^ Готтесман и другие, 2012, «Обнаружение экзопланет в УФ: ULTRASAT - первая израильская космическая исследовательская миссия», Конференция физического общества Израиля 2012
  9. ^ Офир и другие, 2015, «Обнаружение уникальных экзопланет с помощью ULTRASAT», Международный астронавтический конгресс 2015, Сессия B4.2.3
  10. ^ Arcavi, Iair, 2018, Первые часы GW170817 Kilonova и важность ранних оптических и ультрафиолетовых наблюдений для моделей ограничения выбросов, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aab267

дальнейшее чтение

  • Сагив и др., Октябрь 2015 г., "ULTRASAT - ультрафиолетовый транзиентный астрономический спутник" МАК 2015, Сессия B4.2.2
  • Сагив и др., Апрель 2014 г., «Наука с широкопольным исследователем переходных процессов в УФ», Астрономический журнал, Vol. 147: 79
  • Суманьяк и др., Октябрь 2015 г., "Обзор затменных двойных систем с помощью ультрафиолетового излучения.
  • Переходный астрономический спутник (ULTRASAT) », МАК 2015, Сессия A7.2.1
  • Махабал и др., Март 2008 г., «Автоматическая вероятностная классификация переходных процессов и переменных», Astronomische Nachrichten, Том 329, Выпуск 3
  • Лекция профессора Кэролин Кроуфорд, 2014 г., «Переходная Вселенная» [http://www.Gresham.ac.uk/lectures-and-events/the-
  • ULTRASAT на Институт науки Вейцмана интернет сайт