p Um novo sistema ótico que imita a estrutura dos olhos de uma lagosta permitiria a uma missão conceitual da classe Explorer localizar com precisão, caracterizar, e alertar outros observatórios sobre a origem das ondas gravitacionais, que são causados ​​por alguns dos eventos mais poderosos do universo. p O Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, estudará a viabilidade do Observatório de Astrofísica Transiente na Estação Espacial Internacional, ou ISS-TAO. A missão foi selecionada, junto com dois outros conceitos classificados de forma semelhante, como uma missão exploradora de oportunidade em potencial. Em 2019, Espera-se que a NASA escolha um conceito para construção e lançamento.

p "Esta missão é mais relevante hoje do que nunca, "disse o investigador principal da missão Jordan Camp, que está liderando uma equipe internacional para amadurecer o conceito e ajustar seus dois instrumentos:um gerador de imagens de campo amplo de raios-X soft fornecido por Goddard, ou WFI, e o Gamma-Ray Transient Monitor, fornecido pela Agência Espacial de Israel.

p “A detecção de ondas gravitacionais no final de 2015 foi um divisor de águas, "Camp disse." As ondas gravitacionais são tão diferentes, tão novo. Queremos uma maneira de conectar a astronomia eletromagnética convencional com esta ciência emergente. "

p Monitoramento All-Sky

p De seu poleiro a bordo da Estação Espacial Internacional, ou ISS, a missão monitoraria o céu em busca de raios X e raios gama transitórios - aqueles passageiros, difícil de capturar, fótons de alta energia liberados durante a fusão de buracos negros e estrelas de nêutrons e supernovas. Essas poderosas convulsões geram ondas gravitacionais.

p Postulado pela primeira vez por Albert Einstein há um século, ondas gravitacionais são produzidas quando objetos massivos que se movem perto da velocidade da luz espiralam juntos e se fundem no universo. O movimento e a colisão resultante criam ondas na estrutura do espaço-tempo, irradiando em todas as direções, muito parecido com a forma como a água ondula quando uma pedra é jogada em um lago.

p No ano passado, em um anúncio bombástico, cientistas revelaram que o Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser baseado em terra, ou LIGO, detectou ondas gravitacionais de nenhuma, mas dois eventos separados envolvendo a colisão de buracos negros em outras galáxias; outros foram relatados desde então. Para esta descoberta, os três físicos que foram os pioneiros da instalação LIGO - Rainer Weiss, Kip Thorne, e Barry Barish - recentemente receberam o Prêmio Nobel de Física de 2017.

p E então, em 16 de outubro, O LIGO anunciou a primeira detecção de ondas gravitacionais da fusão de duas estrelas de nêutrons. Menos de dois segundos depois, após as ondas terem varrido o espaço-tempo da Terra, O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA detectou uma fraca explosão de luz de alta energia - a primeira a ser inequivocamente conectada a uma fonte de onda gravitacional. Meio dia depois, observatórios em todo o mundo encontraram a localização na luz visível, localizar uma fonte de onda gravitacional pela primeira vez.

p Atualmente, quase tudo que os cientistas sabem sobre o cosmos vem da detecção e análise da luz de fontes cosmológicas em todas as suas formas através do espectro eletromagnético - rádio, infravermelho, visível, ultravioleta, Raios X, e raios gama. Cada comprimento de onda adiciona um detalhe diferente sobre a composição, temperatura, e velocidade dessas fontes, entre outras características físicas.

p A confirmação de que as ondas gravitacionais existem abriu uma nova janela para o universo, dando aos cientistas uma nova visão que complementará o que eles já aprenderam por meio de abordagens de observação mais tradicionais. Acampamento, que ajudou a desenvolver os lasers e ótica do LIGO e foi um dos autores no artigo que anunciou a primeira descoberta, acredita que a missão tem um nicho especial para preencher este ramo emergente da astrofísica.

p Nicho especial em ciência de ondas gravitacionais

p A missão será uma sentinela, disse o vice-investigador principal da missão, Scott Barthelmy.

p Além de realizar pesquisas de todo o céu de fontes transitórias de raios-X, ele irá localizar mais precisamente as contrapartes de raios-X para fontes de eventos de ondas gravitacionais, coletar dados, e comunicar sua posição a outros observatórios para que possam iniciar suas próprias observações.

p "LIGO e Virgo (uma instalação de interferômetro recentemente atualizada em Pisa, Itália) formam a rede avançada de observatórios de ondas gravitacionais, "Camp disse." Eles vão nos alertar sobre os candidatos mais interessantes, como os momentos finais de um sistema binário compacto. Embora essas instalações possam detectar as ondulações no espaço-tempo, eles não conseguem focar ondas gravitacionais e, em vez disso, conseguem sua localização de origem cronometrando sinais ruidosos, "Camp explicou." Assim, eles não podem localizar precisamente suas fontes. "

p Em contraste, a carga útil apontaria sua óptica de lagosta para a grande parte do céu identificada por LIGO e Virgo e, em seguida, focalizaria os raios-X que os acompanham para localizar e caracterizar essas fontes, ele disse.

p Atualmente, o telescópio espacial Hubble, o Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray, a missão Swift Gamma-Ray Burst, o telescópio espacial Spitzer, e o Observatório de Raios-X Chandra estão procurando contrapartes eletromagnéticas. Junto com dezenas de observatórios baseados em terra, todos eles detectaram luz da fusão da estrela de nêutrons, permitindo aos astrônomos estudar as consequências de um evento de onda gravitacional pela primeira vez.

p Contudo, a missão é particularmente adequada para a tarefa, disse a co-investigadora da missão Judy Racusin.

p Um de seus instrumentos, o WFI, está equipado com a nova ótica olho-de-lagosta, que imitam a estrutura dos olhos do crustáceo. Olhos de lagosta são feitos de longos, células estreitas em que cada uma reflete uma pequena quantidade de luz de uma determinada direção. Isso permite que a luz de uma ampla área de visualização seja focada em uma única imagem.

p A óptica do WFI funciona da mesma maneira. Seus olhos são placas de microcanais - finas, placas curvas de material pontilhadas com pequenos tubos em toda a superfície. A luz de raios-X pode entrar nesses tubos de vários ângulos e é focada por meio da reflexão de incidência rasante, dando à tecnologia um amplo campo de visão necessário para encontrar e gerar imagens de eventos transitórios que não podem ser previstos com antecedência. Exceto em uma demonstração de foguete de sondagem, a óptica olho-de-lagosta ainda não foi usada em uma aplicação espacial, Camp disse.

p O ancoradouro da missão a bordo da estação espacial oferece outra vantagem, disse o cientista missionário Robert Petre, acrescentando que o posto avançado orbital fornece comunicações, potência, e outros serviços que aumentam o custo da espaçonave. "Queremos usar esta incrível instalação exatamente para o que foi projetada - fornecer rápido, acesso de baixo custo ao espaço. "

p Se o ISS-TAO for selecionado como Explorer Mission of Opportunity, Camp acredita que pode completar a missão e lançar em 2022, apenas alguns anos após o lançamento programado do Telescópio Espacial James Webb. O observatório Webb também pode ser contratado para observar os eventos explosivos que geram ondas gravitacionais, Camp disse.

p "Começamos a trabalhar neste conceito de missão antes que o LIGO fizesse a descoberta, "Acampamento disse, referindo-se aos esforços financiados por P&D que começaram há cerca de cinco anos. "A descoberta das ondas gravitacionais certamente adicionou muito entusiasmo e abriu uma nova fronteira revolucionária na astrofísica. Acreditamos que nossa missão pode aprimorar muito a ciência das ondas gravitacionais."