V roce 2012 se na obloze objevila balónová observatoř známá jako Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER), aby provedla pozorování Galactic Cosmic Rays (GCR) ve vysokých nadmořských výškách. V návaznosti na tradici svého předchůdce (TIGER) vytvořil SuperTiger nový rekord po dokončení 55denního letu nad Antarktidou - k tomu došlo od prosince 2012 do ledna 2013.
16. prosince 2019, po několika pokusech o spuštění, se observatoř opět vydala do vzduchu a dvakrát přes Antarktidu přešla v prostoru pouhých tří a půl týdne. Podobně jako jeho předchůdce je SuperTIGER společným úsilím o studium kosmických paprsků - vysokoenergetických protonů a atomových jader - které pocházejí mimo naši sluneční soustavu a putují vesmírem téměř rychlostí světla.
Program SuperTIGER je společným úsilím mezi Washingtonskou univerzitou v St. Louis, University of Minnesota a Goddard Space Flight Center (GSFC) a Jet Propulsion Laboratory v Kalifornském technologickém institutu (Caltech). Tento nástroj narozený v balonu je určen ke studiu vzácného typu kosmických paprsků, které se skládají z atomových jader těžkých prvků.
Konečným cílem je zjistit, kde a jak mohou tyto paprsky dosáhnout rychlosti, která je prostá rychlosti světla, a také vyzkoušet vznikající model, ve kterém se předpokládá, že kosmické paprsky pocházejí z volných shluků obsahujících mladé, hmotné hvězdy. Jak vysvětlil Brian Rauch - docent Washingtonské univerzity a hlavní vyšetřovatel programu SuperTIGER - klíčem k úspěchu je čas:
„Význam našeho pozorování se zvyšuje s počtem událostí, které pozorujeme v podstatě lineárně s časem, takže prostě chceme mít co nejdelší let, abychom maximalizovali statistiku shromážděných údajů. Den dat je malým přírůstkem pokroku a my prostě musíme položit hlavu dolů a neustále se broušet pryč. “
Souhrnně řečeno, kosmické paprsky jsou energetické částice, které pocházejí z našeho Slunce, z jiných hvězd v galaxii a z jiných galaxií dohromady. Nejběžnější typ, tvořící zhruba 90% všech paprsků detekovaných vědci, sestává z protonů nebo vodíkových jader, zatímco jádra helia a elektrony jsou vzdáleny sekundu a třetí (což odpovídá 8% a 1%).
Zbývajících 1% tvoří jádra těžších prvků, jako je železo, které se snižují v závislosti na tom, jak vysoké jsou. S programem SuperTIGER hledá výzkumný tým nejvzácnější typ všech, „ultra těžkých“ jader jader kosmického záření, která jsou těžší než železo - od kobaltu po baryum. Tyto prvky jsou tvořeny v jádrech hmotných hvězd, které se poté, co hvězdy přecházejí do supernovy, rozptýlí do vesmíru.
Výbuchy také vedou k krátkému, ale intenzivnímu výbuchu neutronů, které se mohou sloučit s jádry železa, rozpadnout se na protony a vytvořit těžší prvky. Rázová vlna vyvolaná explozí také tyto částice zachycuje a urychluje, dokud se nestanou rychle se pohybujícími vysoce energetickými kosmickými paprsky. Jak John Mitchell, hlavní vyšetřovatel mise v Goddard Space Flight Center NASA, vysvětlil:
„Těžké prvky, jako zlato ve vašich špercích, se vyrábějí speciálními procesy ve hvězdách a SuperTIGER si klade za cíl pomoci nám pochopit, jak a kde k tomu dochází. Všichni jsme stardust, ale zjistit, kde a jak se tato stardust dělá, nám pomáhá lépe pochopit naši galaxii a naše místo v ní. “
Když tyto paprsky zasáhnou zemskou atmosféru, explodují a produkují sprchy sekundárních částic, z nichž některé dosahují detektory na zemi. Po mnoho let vědci používají tyto detekce k odvození vlastností původního kosmického paprsku. Vytvářejí také rušivý účinek na pozadí, a proto jsou vzdušné nástroje při studiu mnohem účinnější.
Při letu do nadmořské výšky 40 000 metrů (130 000 ft) jsou SuperTIGER a podobné vědecké balónky schopny vznášet se nad 99,5% atmosféry. Po několika zpožděních souvisejících s počasím začal let SuperTIGER-2 16. prosince 2019 v ranních hodinách ráno, po kterém následoval balón dokončující svou první úplnou revoluci Antarktidy 31. prosince.
Kromě toho se tým mise musel vypořádat s některými technickými závadami, které zahrnovaly problémy se zdrojem napájení a selhání počítače, které odstranily jeden z detekčních modulů na začátku letu. Navzdory tomu tým dostal balón ve vzduchu, což NASA Balloon Program Office nazývalo „dokonalý obraz“. Jak uvedl Rauch v tiskové zprávě univerzity těsně před zahájením:
"Po třech antarktických sezónách - s 19 pokusy o spuštění, dvěma odpáleními a jedním zotavením užitečného zatížení z pole trhlin - je úžasné, že SuperTIGER-2 konečně dosáhne plovoucí výšky a začne sbírat vědecká data." Třetí sezóna je kouzlo! “
Jak již bylo uvedeno, let SuperTIGER-1 (2012–2013) přerušil vědecké balonové záznamy tím, že zůstal na vodě celkem 55 dní. Tato mise se nepokusí zpochybnit tento rekord a vzhledem k technickým problémům, které tým zažil, očekávají, že SuperTIGER-2 shromáždí asi 40% statistik dosažených při prvním letu.
Po dokončení druhé revoluce kolem kontinentu nyní tým čeká na počasí, aby určil, kdy bude mise ukončena. “Způsob, jakým stratosférické větry v této sezoně obíhají, náš let bude ukončen, když balón přijde na vhodné místo na konci naší druhé revoluce kolem kontinentu, “řekl Rauch.
Stejně jako u všech kosmických záhad je skutečným klíčem k jejich řešení dobrá stará trpělivost!
