Um novo telescópio espacial abrirá uma visão sem precedentes do universo em luz ultravioleta. O satélite ULTRASAT fornecerá novos insights fundamentais sobre fenômenos de alta energia, como explosões de supernovas, colidindo estrelas de nêutrons e buracos negros ativos, todos os quais também podem gerar ondas gravitacionais e agir como aceleradores de partículas cósmicas.

Na segunda-feira em Rehovot, Israel, o Presidente da Associação Helmholtz, Otmar D. Wiestler, e o Diretor do Helmholtz centre DESY, Helmut Dosch, concordou com o Instituto de Ciência Weizmann sobre uma cooperação para a participação alemã no projeto liderado por Israel. DESY construirá a câmera UV de 100 megapixels para o telescópio espacial. Para o projeto, DESY está trabalhando com o German Aerospace Center DLR, que também é membro da Associação Helmholtz.

"Helmholtz teve muitas colaborações científicas excelentes com parceiros israelenses por décadas. Junto com o Instituto de Ciência Weizmann, agora estamos dando mais um passo importante no campo da astrofísica. Estou extremamente satisfeito com isso, "disse o presidente de Helmholtz, Otmar D. Wiestler." A cooperação no telescópio espacial ULTRASAT tem o potencial de criar uma base completamente nova para a detecção de ondas gravitacionais e eventos astrofísicos relacionados, no mais alto nível internacional. "

O Diretor do DESY, Helmut Dosch, acrescentou:"Temos uma longa e frutífera cooperação com vários parceiros israelenses. Estamos agora dando continuidade a essa história de sucesso com nossa participação no desafiador projeto de satélite do Weizmann Institute of Science". Diretor de Pesquisa do DESY para Física de Astropartículas, Christian Stegmann, enfatizou:"ULTRASAT nos oferece uma visão única do universo de alta energia. Com a câmera do telescópio, DESY será capaz de combinar e contribuir com sua excelente experiência no desenvolvimento de detectores para física de astropartículas e física de raios-X. "

O ULTRASAT estudará o céu na faixa ultravioleta (comprimento de onda de 220 a 280 nanômetros) do espectro eletromagnético e terá um campo de visão particularmente grande de 225 graus quadrados - cerca de 1.200 vezes maior do que a lua cheia aparece em nosso céu. "Esta configuração única nos ajudará a responder algumas das grandes questões da astrofísica, "disse Eli Waxman, investigador principal do ULTRASAT no Weizmann Institute of Science.

Por exemplo, o satélite buscará a origem dos elementos químicos pesados. Além dos elementos mais leves, como hidrogênio e hélio, os elementos foram quase exclusivamente criados pela fusão nuclear no cosmos. As estrelas produzem sua energia a partir desta fusão nuclear, mas isso só funciona até o ferro. A fusão de elementos mais pesados, como chumbo ou ouro, custa energia. Sua síntese ocorre nos processos mais poderosos do universo, como a explosão de uma estrela como uma supernova ou a colisão de duas estrelas de nêutrons - os núcleos de sóis queimados que colapsaram sob seu próprio peso a tal ponto que têm uma densidade como um núcleo atômico gigantesco. Cada átomo de ouro na Terra e no resto do cosmos vem de uma explosão do sol ou de uma queda de estrela de nêutrons.

“Queremos entender exatamente como os elementos são produzidos e como são distribuídos, "explica David Berge, Cientista-chefe do DESY. Ambos, explosões de supernovas e colisões de estrelas de nêutrons podem ser acompanhadas particularmente bem na luz ultravioleta, como Berge aponta. "A fase direta de uma supernova nos primeiros minutos, horas e dias é visto principalmente no UV. Durante este tempo, a luz ultravioleta contém assinaturas características que indicam a estrela predecessora. "Mais tarde, uma onda de choque irrompe da bola de fogo quente, dentro do qual as partículas subatômicas carregadas também são aceleradas para altas energias. "O satélite pode, portanto, nos ajudar a entender a origem de tais aceleradores de partículas cósmicas, "diz Berge." Também queremos descobrir que tipo de estrela explode em que tipo de supernova. "

ULTRASAT é particularmente sensível a fenômenos de alta energia. "Tudo que fica extremamente quente brilha intensamente na luz ultravioleta, "relata o pesquisador do DESY, Rolf Bühler, gerente de projeto da câmera UV. Isso inclui buracos negros ativos, que absorvem matéria de seu ambiente e também aceleram partículas, e colidindo estrelas de nêutrons. A observação de colisões de estrelas de nêutrons não pode apenas fornecer informações sobre a síntese de elementos no cosmos, mas também é de grande importância para a pesquisa de ondas gravitacionais. "Se as ondas gravitacionais forem registradas pela fusão de estrelas de nêutrons, sua posição pode até agora ser resolvida grosseiramente com base nos dados das ondas gravitacionais, "explica Bühler." O ULTRASAT pode se orientar para a região de destino em no máximo 30 minutos e, graças ao seu amplo campo de visão, pode então determinar a posição exata quase imediatamente. "

O satélite tem, portanto, uma função decisiva para o jovem campo da astronomia multimensageiro (MMA), que estuda o universo por meio de vários mensageiros, como partículas cósmicas, ondas gravitacionais e radiação eletromagnética e constitui uma nova área de pesquisa no DESY. Com seu amplo campo de visão, o satélite terá uma seção particularmente grande do céu à vista e, portanto, também será capaz de detectar objetos desconhecidos que repentinamente surgem na faixa de UV.

Com um peso total de apenas 160 quilos e um volume inferior a um metro cúbico, ULTRASAT (Ultraviolet Transient Astronomy Satellite) é um pequeno satélite científico. O Instituto de Ciência Weizmann e a Agência Espacial Israelita ISA compartilham financiamento e gerenciamento. O lançamento está programado para 2023. O telescópio espacial coletará dados por três anos. Será colocado em uma órbita alta cerca de 35, 000 quilômetros acima da superfície da Terra. Isso garante que os distúrbios da radiação ultravioleta de fundo, que a atmosfera da Terra reflete do sol, são desprezíveis e permitem o levantamento de grandes áreas do céu. A radiação ultravioleta só pode ser observada em órbita porque é amplamente absorvida e refletida pela atmosfera.

A câmera UV, que DESY está desenvolvendo e construindo, será o coração do telescópio. Ele terá uma área de sensor sensível a UV de nove por nove centímetros e uma resolução de 100 megapixels. Com esses parâmetros, os desenvolvedores estão abrindo novos caminhos:uma câmera espacial UV com tal resolução e sensibilidade nunca foi construída antes. Para a câmera, Os especialistas do DESY em física das astropartículas trabalham em conjunto com especialistas no desenvolvimento de detectores do campo de pesquisa com radiação síncrotron. Com este projeto, DESY está contribuindo com cerca de 5 milhões de euros para o satélite, que custará cerca de 70 milhões de euros no total.