Nel 2012, l'osservatorio in mongolfiera noto come Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER) è salito in cielo per condurre osservazioni ad alta quota dei Raggi Cosmici Galattici (GCR). Proseguendo nella tradizione del suo predecessore (TIGER), SuperTiger ha stabilito un nuovo record dopo aver completato un volo di 55 giorni sull'Antartide - che è accaduto tra dicembre 2012 e gennaio 2013.
Il 16 dicembre 2019, dopo numerosi tentativi di lancio, l'osservatorio è tornato in onda e ha attraversato l'Antartide due volte nello spazio di sole tre settimane e mezzo. Come il suo predecessore, SuperTIGER è uno sforzo collaborativo progettato per studiare i raggi cosmici - protoni ad alta energia e nuclei atomici - che hanno origine al di fuori del nostro Sistema Solare e viaggiano attraverso lo spazio a una velocità vicina alla velocità della luce.
Il programma SuperTIGER è uno sforzo collaborativo tra la Washington University di St. Louis, l'Università del Minnesota e il Goddard Space Flight Center (GSFC) della NASA e il Jet Propulsion Laboratory del California Institute of Technology (Caltech). Questo strumento nato a impulsi è progettato per studiare il raro tipo di raggi cosmici che consistono nei nuclei atomici di elementi pesanti.
L'obiettivo finale è quello di imparare dove e come questi raggi possono raggiungere velocità appena timide della velocità della luce, nonché testare il modello emergente in cui si ritiene che i raggi cosmici abbiano origine in ammassi sciolti che contengono stelle giovani e massicce. Come ha spiegato Brian Rauch - assistente alla Washington University e ricercatore principale di SuperTIGER - la chiave del successo è il tempo:
“Il significato della nostra osservazione aumenta con il numero di eventi che osserviamo essenzialmente in modo lineare nel tempo, quindi vogliamo semplicemente avere un volo il più lungo possibile per massimizzare le statistiche dei dati raccolti. Un giorno di dati è un piccolo incremento dei progressi e non ci resta che abbassare la testa e continuare a macinare. "
Ricapitolando, i raggi cosmici sono particelle energetiche che hanno origine dal nostro Sole, da altre stelle della galassia e da altre galassie del tutto. Il tipo più comune, che costituisce all'incirca il 90% di tutti i raggi rilevati dagli scienziati, è costituito da protoni o nuclei di idrogeno mentre i nuclei di elio e gli elettroni si posizionano al secondo e terzo posto (pari rispettivamente all'8% e all'1%).
Il restante 1% è costituito da nuclei di elementi più pesanti come il ferro, che diminuiscono in comune a seconda dell'elevata massa. Con SuperTIGER, il team di ricerca sta cercando il tipo più raro di tutti, i nuclei di raggi cosmici "ultra pesanti" che sono più pesanti del ferro, dal cobalto al bario. Questi elementi si formano nei nuclei di stelle massicce, che vengono poi disperse nello spazio quando le stelle diventano supernova.
Le esplosioni provocano anche una breve ma intensa esplosione di neutroni che possono fondersi con nuclei di ferro, decadere in protoni e creare elementi più pesanti. Anche l'onda d'urto prodotta dall'esplosione intrappola e accelera queste particelle fino a quando diventano raggi cosmici ad alta energia in rapido movimento. Come ha spiegato John Mitchell, il principale investigatore della missione presso il Goddard Space Flight Center della NASA:
“Gli elementi pesanti, come l'oro nei tuoi gioielli, sono prodotti attraverso processi speciali nelle stelle e SuperTIGER mira a aiutarci a capire come e dove questo accade. Siamo tutti polvere di stelle, ma capire dove e come viene prodotta questa polvere di stelle ci aiuta a capire meglio la nostra galassia e il nostro posto in essa. "
Quando questi raggi colpiscono l'atmosfera terrestre, esplodono e producono docce di particelle secondarie, alcune delle quali raggiungono rilevatori sul terreno. Per molti anni, gli scienziati hanno usato questi rilevamenti per inferire le proprietà del raggio cosmico originale. Producono anche un effetto di fondo interferente, motivo per cui gli strumenti aerotrasportati sono molto più efficaci nello studiarli.
Volando a un'altitudine di 40.000 metri (130.000 piedi) sul livello del mare, SuperTIGER e palloncini scientifici simili sono in grado di galleggiare al di sopra del 99,5% dell'atmosfera. Dopo diversi ritardi legati alle condizioni meteorologiche, il volo SuperTIGER-2 è iniziato il 16 dicembre 2019 nelle prime ore del mattino, a cui è seguito il pallone che ha completato la sua prima rivoluzione completa dell'Antartide entro il 31 dicembre.
Inoltre, il team della missione ha dovuto affrontare alcuni problemi tecnici, tra cui problemi con l'alimentazione e un guasto al computer che ha eliminato uno dei moduli del rivelatore all'inizio del volo. Nonostante ciò, il team ha fatto volare il pallone in quello che l'ufficio del programma Balloon della NASA ha definito un "lancio perfetto per le immagini". Come ha affermato Rauch in un comunicato stampa dell'Università appena prima del lancio:
“Dopo tre stagioni antartiche - con 19 tentativi di lancio, due lanci e un recupero del carico utile da un campo crepaccio - è meraviglioso avere SuperTIGER-2 finalmente raggiungere l'altitudine galleggiante e iniziare a raccogliere dati scientifici. La terza stagione è il fascino! ”
Come notato, il volo SuperTIGER-1 (2012-13) ha battuto record scientifici in mongolfiera rimanendo a galla per un totale di 55 giorni. Questa missione non tenterà di sfidare quel record e, a causa dei problemi tecnici riscontrati dal team, anticipano che SuperTIGER-2 raccoglierà circa il 40% delle statistiche ottenute con il primo volo.
Con la sua seconda rivoluzione in tutto il continente ora completa, il team sta aspettando il tempo per determinare quando finirà la missione. “Nel modo in cui i venti stratosferici circolano in questa stagione, il nostro volo termina quando il pallone arriva in una posizione adatta alla fine della nostra seconda rivoluzione in tutto il continente ", ha detto Rauch.
Come per tutti i misteri cosmici, la vera chiave per risolverli è una buona vecchia pazienza!
