Em 2012, o observatório carregado de balões conhecido como Gravador de Elementos Galácticos do Super Trans-Ferro (SuperTIGER) subiu ao céu para realizar observações em alta altitude dos Raios Cósmicos Galácticos (GCRs). Seguindo a tradição de seu antecessor (TIGER), o SuperTiger estabeleceu um novo recorde depois de completar um voo de 55 dias sobre a Antártica - que ocorreu entre dezembro de 2012 e janeiro de 2013.
Em 16 de dezembro de 2019, após várias tentativas de lançamento, o observatório foi ao ar novamente e passou pela Antártica duas vezes no espaço de apenas três semanas e meia. Como seu antecessor, o SuperTIGER é um esforço colaborativo projetado para estudar os raios cósmicos - prótons de alta energia e núcleos atômicos - que se originam fora do nosso Sistema Solar e viajam pelo espaço próximo à velocidade da luz.
O programa SuperTIGER é um esforço colaborativo entre a Universidade de Washington em St. Louis, a Universidade de Minnesota e o Goddard Space Flight Center (GSFC) da NASA e o Laboratório de Propulsão a Jato no California Institute of Technology (Caltech). Este instrumento nascido no balão é projetado para estudar o tipo raro de raios cósmicos que consistem nos núcleos atômicos de elementos pesados.
O objetivo final é aprender onde e como esses raios podem atingir velocidades abaixo da velocidade da luz, além de testar o modelo emergente em que se pensa que os raios cósmicos se originam em aglomerados frouxos que contêm estrelas jovens e massivas. Como Brian Rauch - professor assistente da Universidade de Washington e principal pesquisador do SuperTIGER - explicou, a chave do sucesso é o tempo:
“O significado de nossa observação aumenta com o número de eventos que observamos essencialmente linearmente com o tempo, então simplesmente queremos ter o maior tempo possível de voo para maximizar as estatísticas dos dados coletados. Um dia de dados é um pequeno incremento de progresso, e apenas temos que abaixar a cabeça e continuar trabalhando. ”
Para recapitular, os raios cósmicos são partículas energéticas que se originam do nosso Sol, de outras estrelas da galáxia e de outras galáxias. O tipo mais comum, constituindo aproximadamente 90% de todos os raios detectados pelos cientistas, consiste em prótons ou núcleos de hidrogênio, enquanto núcleos e elétrons de hélio classificam um segundo e terceiro distantes (representando 8% e 1%, respectivamente).
O 1% restante consiste nos núcleos de elementos mais pesados, como o ferro, que diminuem na semelhança, dependendo da sua massa. Com o SuperTIGER, a equipe de pesquisa procura o tipo mais raro de todos, os núcleos de raios cósmicos "ultra-pesados", mais pesados que o ferro - do cobalto ao bário. Esses elementos são formados nos núcleos de estrelas massivas, que depois são dispersas no espaço quando as estrelas se tornam supernovas.
As explosões também resultam em uma curta mas intensa explosão de nêutrons, que podem se fundir com núcleos de ferro, decair em prótons e criar elementos mais pesados. A onda de choque produzida pela explosão também retém e acelera essas partículas até que se tornem raios cósmicos de alta energia em movimento rápido. Como John Mitchell, o principal co-investigador da missão no Goddard Space Flight Center da NASA, explicou:
“Elementos pesados, como o ouro em suas jóias, são produzidos através de processos especiais em estrelas, e o SuperTIGER visa nos ajudar a entender como e onde isso acontece. Somos todos poeira estelar, mas descobrir onde e como essa poeira estelar é feita nos ajuda a entender melhor nossa galáxia e nosso lugar nela. ”
Quando esses raios atingem a atmosfera da Terra, eles explodem e produzem chuvas de partículas secundárias, algumas das quais atingem detectores no solo. Por muitos anos, os cientistas usaram essas detecções para inferir as propriedades do raio cósmico original. Eles também produzem um efeito de fundo interferente, razão pela qual os instrumentos aéreos são muito mais eficazes em estudá-los.
Ao voar para uma altitude de 40.000 metros (130.000 pés) acima do nível do mar, o SuperTIGER e balões científicos similares podem flutuar acima de 99,5% da atmosfera. Após vários atrasos relacionados ao clima, o voo SuperTIGER-2 começou em 16 de dezembro de 2019 nas primeiras horas da manhã, seguido pelo balão que completava sua primeira revolução completa da Antártica em 31 de dezembro.
Além disso, a equipe da missão teve que lidar com algumas falhas técnicas, que incluíram problemas com a fonte de alimentação e uma falha no computador que eliminou um dos módulos detectores no início do voo. Apesar disso, a equipe levou o balão para o ar no que o Escritório do Programa de Balões da NASA chamou de "lançamento perfeito para fotos". Como Rauch afirmou em um comunicado de imprensa da Universidade pouco antes do lançamento:
“Após três temporadas antárticas - com 19 tentativas de lançamento, dois lançamentos e uma recuperação da carga de um campo de fendas - é maravilhoso que o SuperTIGER-2 finalmente alcance a altitude de flutuação e comece a coletar dados científicos. A terceira temporada é o charme! ”
Conforme observado, o voo do SuperTIGER-1 (2012-13) quebrou recordes científicos de balão, permanecendo à tona por um total de 55 dias. Essa missão não tentará desafiar esse registro e, devido aos problemas técnicos que a equipe experimentou, eles antecipam que o SuperTIGER-2 coletará cerca de 40% das estatísticas obtidas com o primeiro vôo.
Com sua segunda revolução no continente agora concluída, a equipe está esperando o tempo para determinar quando a missão terminará. “Da maneira como os ventos estratosféricos estão circulando nesta temporada, nosso voo será encerrado quando o balão chegar a um local adequado no final de nossa segunda revolução em todo o continente ”, disse Rauch.
Como todos os mistérios cósmicos, a verdadeira chave para resolvê-los é a boa e velha paciência!
