Leta 2012 se je opazovalnica z balonom, znana kot rekorder Super Trans-Iron Galactic Element (SuperTIGER), odpeljala na nebo, da bi opravila opazovanje na visoki višini Galaktičnih kozmičnih žarkov (GCR). Po tradiciji svojega predhodnika (TIGER) je SuperTiger postavil nov rekord, ko je opravil 55-dnevni polet nad Antarktiko - zgodil se je med decembrom 2012 in januarjem 2013.
Po večkratnih poskusih izstrelitve je 16. decembra 2019 opazovalno območje ponovno vzelo v zrak in v razmaku le treh tednov in pol dvakrat prešlo Antarktiko. Tako kot njegov predhodnik je tudi SuperTIGER skupni napor, namenjen preučevanju kozmičnih žarkov - visokoenergijskih protonov in atomskih jeder -, ki izvirajo izven našega Osončja in potujejo skozi vesolje s hitrostjo svetlobe.
Program SuperTIGER je sodelovanje pri univerzi Washington v St. Louisu, Univerzi v Minnesoti in Nasinem vesoljskem centru za vesoljske polete Goddard (GSFC) in laboratorijem za letalski pogon na kalifornijskem tehnološkem inštitutu (Caltech). Ta instrument, rojen v balonu, je zasnovan za proučevanje redke vrste kozmičnih žarkov, ki so sestavljeni iz atomskega jedra težkih elementov.
Končni cilj je, da se naučimo, kje in kako lahko ti žarki dosežejo hitrost le sramežljivo od hitrosti svetlobe, ter preizkusimo nastajajoči model, kjer naj bi kozmični žarki nastali v ohlapnih grozdih, ki vsebujejo mlade, masivne zvezde. Kot je pojasnil Brian Rauch - docent na Washingtonski univerzi in glavni preiskovalec SuperTIGER-ja, je ključ do uspeha čas:
„Pomen našega opazovanja narašča s številom dogodkov, ki jih v bistvu linearno opazujemo s časom, zato preprosto želimo imeti čim daljši let, da maksimiziramo statistiko zbranih podatkov. Dan podatkov je majhen napredek in preprosto moramo odložiti glave in nadaljevati z mletjem. "
Če povzamemo, so kozmični žarki energijski delci, ki izvirajo iz našega Sonca, drugih zvezd v galaksiji in skupaj iz drugih galaksij. Najpogostejši tip, ki predstavlja približno 90% vseh žarkov, ki jih znanstveniki odkrijejo, je sestavljen iz protonov ali vodikovih jeder, medtem ko se helijska jedra in elektroni uvrščajo na oddaljeno drugo in tretje mesto (predstavljajo 8% oziroma 1%).
Preostalih 1% sestavljajo jedra težjih elementov, kot je železo, ki se zmanjšajo skupno, odvisno od njihove velike mase. S SuperTIGER-om raziskovalna skupina išče najredkejšo vrsto vseh, "ultra-težkih" kozmičnih žarkov, ki so težja od železa - od kobalta do barija. Ti elementi se oblikujejo v jedrih masivnih zvezd, ki se nato razpršijo v vesolje, ko zvezde gredo v supernovo.
Eksplozije povzročijo tudi kratek, vendar intenziven porušitev nevtronov, ki se lahko združijo z železovimi jedri, razpadejo v protone in ustvarijo težje elemente. Šok val, ki ga povzroči eksplozija, tudi zajame in pospeši te delce, dokler ne postanejo hitro premikajoči se visokoenergijski kozmični žarki. Kot je pojasnil John Mitchell, glavni raziskovalec misije v Nasinem vesoljskem centru za vesoljske polete Goddard:
»Težki elementi, kot je zlato v vašem nakitu, se proizvajajo s posebnimi postopki v zvezdah in SuperTIGER želi pomagati nam razumeti, kako in kje se to dogaja. Vsi smo zvezdni prah, vendar ugotovitev, kje in kako nastaja ta zvezdnik, nam pomaga bolje razumeti našo galaksijo in svoje mesto v njej. "
Ko ti žarki udarijo v Zemljino atmosfero, eksplodirajo in ustvarijo prhe sekundarnih delcev, od katerih nekateri dosežejo detektorje na tleh. Že več let so znanstveniki uporabljali te zaznave, da bi sklepali o lastnostih prvotnega kozmičnega žarka. Prav tako ustvarjajo moteč učinek v ozadju, zato so zračni instrumenti veliko učinkovitejši pri njihovem preučevanju.
Z letenjem na nadmorski višini 40000 m nadmorske višine SuperTIGER in podobni znanstveni baloni lahko plavajo nad 99,5% atmosfere. Po večkratnih zamudah z vremenom se je 16. decembra 2019 v jutranjih jutranjih urah začel polet SuperTIGER-2, ki mu je sledil balon, ki je 31. decembra zaključil prvo polno revolucijo Antarktike.
Poleg tega se je morala misija spoprijeti z nekaterimi tehničnimi napakami, ki so vključevale težave z napajanjem in računalniško okvaro, ki je v začetku leta odpravila enega od detektorskih modulov. Kljub temu je skupina balon prenesla v zrak, kar je Nasina programska pisarna za balone poimenovala "popoln zagon." Kot je Rauch povedal v sporočilu za univerzo tik pred uvedbo:
„Po treh sezonah Antarktike - z 19 poskusi izstrelitve, dvema izstrelitvama in enim obnavljanjem obremenitve s pukotinskega polja - je čudovito, da SuperTIGER-2 končno doseže plavajočo višino in začne zbirati znanstvene podatke. Tretja sezona je čar! "
Kot je bilo navedeno, je letalo SuperTIGER-1 (2012–2013) podrlo znanstvene zapise o balonih, tako da je bilo 55 dni na zraku. Ta misija ne bo poskušala izpodbiti tega zapisa in zaradi tehničnih težav, ki jih je doživela ekipa, predvidevajo, da bo SuperTIGER-2 zbral približno 40% statistike, dosežene s prvim letom.
Z drugo revolucijo okoli celine, ki je zdaj končana, ekipa zdaj čaka na vreme, da ugotovi, kdaj se bo misija končala. "Način, kako v tej sezoni krožijo stratosferski vetrovi, bo naš polet končan, ko balon pride nad primerno lokacijo ob koncu naše druge revolucije po celini, "je dejal Rauch.
Kot pri vseh kozmičnih skrivnostih je tudi pravi ključ do njihovega reševanja dobro staromodno potrpljenje!
