Astrônomos ficam parados quando pesquisam matéria "normal", o material que compõe as galáxias, estrelas e planetas. Uma nova missão CubeSat patrocinada pela NASA chamada HaloSat, implantado da Estação Espacial Internacional em 13 de julho, ajudará os cientistas a pesquisar a matéria perdida no universo, estudando os raios-X do gás quente que cerca nossa galáxia, a Via Láctea.

A radiação cósmica de fundo (CMB) é a luz mais antiga do universo, radiação de quando era 400, 000 anos. Cálculos baseados em observações CMB indicam que o universo contém:5 por cento de prótons de matéria normal, nêutrons e outras partículas subatômicas; 25 por cento de matéria escura, uma substância que permanece desconhecida; e 70 por cento de energia escura, uma pressão negativa que acelera a expansão do universo.

À medida que o universo se expandia e esfriava, matéria normal coalescida em gás, pó, planetas, estrelas e galáxias. Mas quando os astrônomos registram as massas estimadas desses objetos, eles respondem por apenas cerca de metade do que os cosmologistas dizem que deveria estar presente.

"Devíamos ter toda a matéria hoje que tínhamos quando o universo tinha 400, 000 anos de idade, "disse Philip Kaaret, Investigador principal da HaloSat na Universidade de Iowa (UI), que lidera a missão. "Para onde foi? A resposta a essa pergunta pode nos ajudar a aprender como passamos do estado uniforme do CMB para as estruturas de grande escala que vemos hoje."

Os pesquisadores acham que a matéria que falta pode estar no gás quente localizado no espaço entre as galáxias ou em halos galácticos, componentes estendidos em torno de galáxias individuais.

O HaloSat estudará o gás no halo da Via Láctea que gira em torno de 2 milhões de graus Celsius (3,6 milhões de graus Fahrenheit). Em temperaturas tão altas, o oxigênio libera a maior parte de seus oito elétrons e produz os raios-X que HaloSat medirá.

Outros telescópios de raios-X, como a estrela de nêutrons da NASA, Interior Composition Explorer, e o Chandra X-ray Observatory, estude fontes individuais olhando para pequenas partes do céu. HaloSat vai olhar para todo o céu, 100 graus quadrados de cada vez, o que ajudará a determinar se o halo galáctico difuso tem a forma de um ovo frito ou de uma esfera.

"Se você pensar no halo galáctico no modelo do ovo frito, terá uma distribuição de brilho diferente quando você olha diretamente para cima, da Terra, do que quando você olha em ângulos mais amplos, "disse Keith Jahoda, um co-investigador HaloSat e astrofísico no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Se tiver uma forma quase esférica, em comparação com as dimensões da galáxia, então você espera que seja quase o mesmo brilho em todas as direções. "

A forma do halo determinará sua massa, o que ajudará os cientistas a entender se a matéria que falta no universo está em halos galácticos ou em outro lugar.

HaloSat será a primeira missão astrofísica que minimiza os efeitos dos raios X produzidos pela troca de carga do vento solar. Esta emissão ocorre quando o vento solar, uma saída de partículas altamente carregadas do Sol, interage com átomos sem carga, como os da atmosfera terrestre. As partículas do vento solar agarram os elétrons dos átomos sem carga e emitem raios-X. Essas emissões exibem um espectro semelhante ao que os cientistas esperam ver do halo galáctico.

"Cada observação que fazemos tem essa emissão do vento solar em algum grau, mas varia com o tempo e as condições do vento solar, "disse Kip Kuntz, um co-investigador do HaloSat na Universidade Johns Hopkins em Baltimore. "As variações são tão difíceis de calcular que muitas pessoas simplesmente as mencionam e as ignoram em suas observações."

A fim de minimizar esses raios-X do vento solar, O HaloSat coletará a maioria de seus dados ao longo de 45 minutos na metade noturna de sua órbita de 90 minutos ao redor da Terra. Do lado diurno, o satélite vai recarregar usando seus painéis solares e transmitir dados para as instalações de vôo Wallops da NASA na Virgínia, que retransmite os dados para o centro de controle de operações da missão em Blue Canyon Technologies em Boulder, Colorado.

"HaloSat foi uma oportunidade maravilhosa de colocar minhas mãos em um instrumento, trabalhar nos meandros de algo que está indo para o espaço, e planejar todos os problemas que vêm com isso, o que é muito divertido, "disse Daniel LaRocca, um estudante graduado da UI na equipe da missão.

O HaloSat mede 4 por 8 por 12 polegadas (cerca de 10 por 20 por 30 centímetros) e pesa cerca de 26 libras (12 quilogramas). É a primeira missão astrofísica CubeSat com foco na ciência, mas um CubeSat chamado Arcsecond Space Telescope Enabling Research in Astrophysics (ASTERIA), liderado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, lançado em 2017 para demonstrar a tecnologia astrofísica. As missões CubeSat costumam levar cerca de três anos para se desenvolver até o lançamento e o início da coleta de dados, a quantidade ideal de tempo para que os alunos de graduação ou pós-graduação se envolvam do início ao fim.

"HaloSat definiu definitivamente como vejo meu futuro se desenrolar, "disse Hannah Gulick, a UI undergraduate working on the mission. "I hope to be an astrophysicist who builds instruments and then uses the observations from those instruments to make my own discoveries."

HaloSat is a NASA CubeSat mission led by the University of Iowa in Iowa City. Additional partners include NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, NASA's Wallops Flight Facility on Wallops Island, Virgínia, Blue Canyon Technologies in Boulder, Colorado, Johns Hopkins University in Baltimore and with important contributions from partners in France. HaloSat was selected through NASA's CubeSat Launch Initiative as part of the 23rd installment of the Educational Launch of Nanosatellites missions.