As galáxias já foram consideradas ilhas solitárias no universo:aglomerados de matéria flutuando através do espaço vazio. Agora sabemos que eles estão rodeados por uma área muito maior, ainda uma nuvem quase invisível de poeira e gás. Os astrônomos o chamam de meio circungaláctico, ou CGM. O CGM atua como uma planta de reciclagem gigante, absorvendo matéria ejetada pela galáxia e depois empurrando-a de volta.

Far-ultraviolet Off Rowland-circle Telescope para imagens e espectroscopia, ou FORTIS, missão estudará este processo de reciclagem para ajudar a resolver vários mistérios não resolvidos. Lançado em um foguete da White Sands Missile Range, no Novo México, O FORTIS observará uma galáxia próxima para medir os gases que suas estrelas e supernovas bombeiam para o CGM circundante. Essas observações irão lançar luz sobre como o material circula dentro e fora das galáxias, alimentando a formação de estrelas e a evolução galáctica. A janela de lançamento do FORTIS abre em 27 de outubro.

Um caso de falta de matéria

Os astrônomos que estudam o ciclo de vida das galáxias têm lutado com dois grandes mistérios.

Primeiro, para construir novas estrelas, galáxias precisam de combustível - gases como hidrogênio, hélio, e às vezes elementos mais pesados. Mas muitas galáxias continuam a fazer estrelas muito depois de os astrônomos preverem que seu combustível deveria ter se esgotado. De onde vinha o gás extra?

Segundo, os subprodutos das estrelas existentes pareciam estar ausentes. "Conforme as estrelas envelhecem, eles poluem seus arredores, "disse Stephan McCandliss, um astrofísico da Universidade Johns Hopkins e pesquisador principal do FORTIS. "Eles pegam o material ao seu redor e o explodem".

Mas os cientistas descobriram que as galáxias cheias de estrelas não eram tão poluídas com metais - os elementos pesados ​​forjados enquanto as estrelas queimam - como deveriam ser. O gás enriquecido com metal estava entrando e saindo das galáxias, mas ninguém sabia como.

O centro de reciclagem galáctica

Os astrônomos sabiam da existência de CGMs, mas a maioria era muito turva e espalhada para ser estudada em detalhes. Então, em 2009, o Cosmic Origins Spectrograph foi adicionado ao Hubble Space Telescope. O estudo do CGM já estava aberto para negócios.

Dois anos após a adição, uma pesquisa dos CGMs de 42 galáxias revelou que eles estavam cheios de metais gasosos. Era o estoque de metais, faltando na galáxia, que os astrônomos estavam procurando.

Esses gases enriquecidos com metal não estavam apenas parados lá, qualquer. Em vez de, o CGM os passa para frente e para trás com a galáxia como parte de um processo de reciclagem contínuo.

"O CGM é extremamente importante para entender a evolução da galáxia, uma vez que é o repositório de grande parte do combustível de formação estelar, "disse Scott Porter, um astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

Gravidade, puxando gases do CGM em direção ao centro galáctico, injeta galáxias com combustível novo para fazer estrelas. Ao mesmo tempo, ventos estelares e supernovas atiram metais de volta para o CGM, reabastecimento do suprimento.

Como estrelas e supernovas poluem

A missão FORTIS quantificará quanto gás é bombeado para o CGM como parte desse processo de reciclagem. Especificamente, o telescópio mede os ventos de estrelas e supernovas para descobrir quanto gás é injetado no CGM - e quanto passa voando por ele.

"Se o gás for ejetado em uma velocidade muito alta, vai escapar da galáxia completamente, "Disse McCandliss. Metais preciosos podem ser disparados através do CGM até o espaço intergaláctico, abandono do processo de reciclagem. "Mas se eles forem ejetados em baixa velocidade, eles circularão e ajudarão a enriquecer a galáxia."

Para este fim, FORTIS vai voar alto em um foguete de sondagem, um veículo espacial suborbital que se lança ao espaço para uma viagem de ida e volta de 15 minutos antes de pousar de volta na Terra. O FORTIS apontará seus instrumentos para a galáxia Triangulum, também conhecido como M33, 2,7 milhões de anos-luz de distância. Triangulum é brilhante, com muitas estrelas recentemente formadas ostentando fortes ventos estelares.

Após cerca de um minuto observando M33, O FORTIS se concentrará em seus aglomerados de estrelas e supernovas mais brilhantes para medir a velocidade e a composição de seus ventos. “Tudo isso nos dará uma ideia de como esse material está circulando e quanto dele está sendo movido, "Disse McCandliss.

Nova tecnologia, nova ciência

Como muitas missões de foguetes sonantes, O FORTIS buscará essas questões científicas enquanto testa novas ferramentas. Para este voo, O FORTIS está usando uma matriz de microshutter de próxima geração que se baseia em um projeto usado para o Telescópio Espacial James Webb da NASA. O instrumento atualizado permitirá ao FORTIS medir até 40 alvos separados por vez, em comprimentos de onda de luz ultravioleta distante além do que as versões anteriores poderiam resolver.

“É uma nova ciência possibilitada por novas tecnologias, "disse McCandliss." Queremos treinar nossa força de trabalho para missões maiores e melhores. "

A missão FORTIS será lançada do White Sands Missile Range, no Novo México, em um foguete Black Brant IX. A trajetória atinge o pico a uma altitude de aproximadamente 155 milhas antes de cair de volta à Terra para recuperação. A equipe espera seis minutos de tempo de observação, com um tempo total de vôo de aproximadamente 15 minutos. A janela de lançamento será aberta em 27 de outubro às 22h30. MDT.