En 2012, el observatorio en globo conocido como el Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER) se elevó a los cielos para realizar observaciones a gran altitud de los Rayos Cósmicos Galácticos (GCR). Continuando con la tradición de su predecesor (TIGRE), SuperTiger estableció un nuevo récord después de completar un vuelo de 55 días sobre la Antártida, que ocurrió entre diciembre de 2012 y enero de 2013.
El 16 de diciembre de 2019, después de múltiples intentos de lanzamiento, el observatorio salió al aire nuevamente y cruzó la Antártida dos veces en solo tres semanas y media. Al igual que su predecesor, SuperTIGER es un esfuerzo de colaboración diseñado para estudiar los rayos cósmicos (protones de alta energía y núcleos atómicos) que se originan fuera de nuestro Sistema Solar y viajan a través del espacio cerca de la velocidad de la luz.
El programa SuperTIGER es un esfuerzo de colaboración entre la Universidad de Washington en St. Louis, la Universidad de Minnesota, y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (GSFC) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro en el Instituto de Tecnología de California (Caltech). Este instrumento nacido en globo está diseñado para estudiar el tipo raro de rayos cósmicos que consisten en los núcleos atómicos de elementos pesados.
El objetivo final es aprender dónde y cómo estos rayos pueden alcanzar velocidades apenas inferiores a la velocidad de la luz, así como probar el modelo emergente donde se cree que los rayos cósmicos se originan en cúmulos sueltos que contienen estrellas jóvenes y masivas. Como Brian Rauch, profesor asistente de la Universidad de Washington y el investigador principal de SuperTIGER, explicó, la clave del éxito es el tiempo:
“La importancia de nuestra observación aumenta con el número de eventos que observamos esencialmente linealmente con el tiempo, por lo que simplemente queremos tener un vuelo lo más largo posible para maximizar las estadísticas de los datos recopilados. Un día de datos es un pequeño incremento de progreso, y solo tenemos que bajar la cabeza y seguir trabajando ”.
En resumen, los rayos cósmicos son partículas energéticas que se originan en nuestro Sol, en otras estrellas de la galaxia y en otras galaxias. El tipo más común, que representa aproximadamente el 90% de todos los rayos detectados por los científicos, consiste en protones o núcleos de hidrógeno, mientras que los núcleos de helio y los electrones ocupan un segundo y tercer lugar distantes (que representan el 8% y el 1%, respectivamente).
El 1% restante consiste en los núcleos de elementos más pesados como el hierro, que disminuyen en común dependiendo de cuán alta en masa sean. Con SuperTIGER, el equipo de investigación está buscando el tipo más raro de todos, los núcleos de rayos cósmicos "ultrapesados" que son más pesados que el hierro, desde el cobalto hasta el bario. Estos elementos se forman en los núcleos de estrellas masivas, que luego se dispersan en el espacio cuando las estrellas se convierten en supernova.
Las explosiones también resultan en una explosión breve pero intensa de neutrones que pueden fusionarse con núcleos de hierro, descomponerse en protones y crear elementos más pesados. La onda de choque producida por la explosión también atrapa y acelera estas partículas hasta que se convierten en rayos cósmicos de alta energía que se mueven rápidamente. Como John Mitchell, el coinvestigador principal de la misión en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, explicó:
“Los elementos pesados, como el oro en sus joyas, se producen mediante procesos especiales en estrellas, y SuperTIGER tiene como objetivo ayudarnos a comprender cómo y dónde sucede esto. Todos somos polvo de estrellas, pero descubrir dónde y cómo se hace este polvo de estrellas nos ayuda a comprender mejor nuestra galaxia y nuestro lugar en ella ".
Cuando estos rayos alcanzan la atmósfera de la Tierra, explotan y producen lluvias de partículas secundarias, algunas de las cuales alcanzan detectores en el suelo. Durante muchos años, los científicos han utilizado estas detecciones para inferir las propiedades del rayo cósmico original. También producen un efecto de fondo interferente, por lo que los instrumentos aerotransportados son mucho más efectivos para estudiarlos.
Al volar a una altitud de 40,000 metros (130,000 pies) sobre el nivel del mar, los globos científicos SuperTIGER y similares pueden flotar por encima del 99.5% de la atmósfera. Después de múltiples retrasos relacionados con el clima, el vuelo SuperTIGER-2 comenzó el 16 de diciembre de 2019 en las primeras horas de la mañana, seguido por el globo que completa su primera revolución completa de la Antártida antes del 31 de diciembre.
Además, el equipo de la misión tuvo que lidiar con algunos problemas técnicos, que incluyeron problemas con la fuente de alimentación y una falla de la computadora que eliminó uno de los módulos de detección al principio del vuelo. A pesar de esto, el equipo hizo volar el globo en lo que la Oficina del Programa de Globos de la NASA llamó un "lanzamiento perfecto". Como Rauch declaró en un comunicado de prensa de la Universidad justo antes del lanzamiento:
“Después de tres temporadas antárticas, con 19 intentos de lanzamiento, dos lanzamientos y una recuperación de la carga útil de un campo de grietas, es maravilloso tener SuperTIGER-2 finalmente alcanzar la altitud de flotación y comenzar a recopilar datos científicos. ¡La tercera temporada es el encanto!
Como se señaló, el vuelo SuperTIGER-1 (2012-13) rompió récords científicos de globos al permanecer a flote durante un total de 55 días. Esta misión no intentará desafiar ese registro y, debido a los problemas técnicos que experimentó el equipo, anticipan que SuperTIGER-2 recopilará aproximadamente el 40% de las estadísticas logradas con el primer vuelo.
Con su segunda revolución en todo el continente ahora completa, el equipo ahora está esperando el clima para determinar cuándo terminará la misión. "La forma en que circulan los vientos estratosféricos esta temporada, nuestro vuelo terminará cuando el globo llegue a un lugar adecuado al final de nuestra segunda revolución en todo el continente ", dijo Rauch.
Al igual que con todos los misterios cósmicos, la verdadera clave para resolverlos es una buena paciencia a la antigua.
