Im Juni 2017 wurde der Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) der NASA an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) installiert. Der Zweck dieses Instruments besteht darin, hochpräzise Messungen von Neutronensternen und anderen superdichten Objekten durchzuführen, die kurz vor dem Zusammenbruch in Schwarze Löcher stehen. NICER ist auch das erste Instrument zum Testen von Technologien, bei denen Pulsare als Navigationsbaken verwendet werden.
Kürzlich hat die NASA Daten aus den ersten 22 Monaten wissenschaftlicher Operationen von NICER verwendet, um eine Röntgenkarte des gesamten Himmels zu erstellen. Das Ergebnis war ein schönes Bild, das aussieht wie ein Langzeitbelichtungsbild von Feuertänzern, Sonneneruptionsaktivitäten von Hunderten von Sternen oder sogar eine Visualisierung des World Wide Web. Tatsächlich stellt jeder helle Punkt eine Röntgenquelle dar, während die hellen Filamente ihre Wege über den Nachthimmel sind.
Das primäre wissenschaftliche Ziel von NICER besteht darin, kosmische Quellen von Röntgenstrahlen und anderen energetischen Teilchen zu erfassen und zu verfolgen, wenn die ISS alle 93 Minuten die Erde umkreist. Die Detektoren des Instruments bleiben jedoch auch dann aktiv, wenn es an Bord der Station „Nacht“ ist. Während dieser Zeit wandern die Detektoren zwischen den Zielen.
Es waren diese Daten, die während der „Nachtbewegungen“ des NICER-Instruments gesammelt wurden, die zur Erstellung des Bildes beitrugen. Jeder Bogen zeichnet die Bewegungen besonders heller Röntgenquellen - die aus Pulsaren, Schwarzen Löchern und entfernten Galaxien bestehen (siehe Abbildung oben) - relativ zur ISS auf ihrer Umlaufbahn um die Erde nach.
Die Helligkeit jedes Punktes ist das Ergebnis der Zeit, die das NICER-Instrument damit verbracht hat, sie direkt zu betrachten, sowie der zusätzlichen Energie, die während seiner „Nachtbewegungen“ aufgenommen wurde. Das Bild zeigt auch ein diffuses Leuchten, das den Himmel auch weit entfernt von den hellen Quellen durchdringt, was dem Röntgenhintergrund (XRB) entspricht.
Die markanten Bögen sind auf die Tatsache zurückzuführen, dass NICER häufig denselben Pfaden zwischen Zielen folgt, von denen die hellsten Quellen sind, die NICER regelmäßig überwacht. Keith Gendreau, der Hauptermittler der Mission im Goddard Space Flight Center der NASA, fasste die Bedeutung von NICER in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung der NASA zusammen:
„Selbst bei minimaler Verarbeitung zeigt dieses Bild die Cygnus-Schleife, einen Supernova-Überrest mit einem Durchmesser von etwa 90 Lichtjahren, der vermutlich 5.000 bis 8.000 Jahre alt ist. Wir bauen nach und nach ein neues Röntgenbild des gesamten Himmels auf, und es ist möglich, dass NICERs nächtliche Sweeps bisher unbekannte Quellen aufdecken. "
Die Hauptaufgabe von NICER besteht darin, die Größe und Dichte von Sternresten wie Neutronensternen innerhalb einer Fehlerquote von 5% zu bestimmen. Pulsare, schnell drehende Neutronensterne, die als Puls erscheinen (daher der Name), gehören zu den regelmäßigen Zielen von NICER, da sie sich ideal für diese Art der "Massenradius" -Forschung eignen.
Diese Maßnahmen, die NICER sammelt, werden den Physikern helfen, das Rätsel zu lösen, welche Form Materie in den Kernen dieser überkomprimierten Objekte annimmt. Neben NICER bilden Pulsare den Hauptforschungsschwerpunkt des SEXTANT-Experiments (Station Explorer for X-Ray Timing and Navigation Technology), das bei der Entwicklung modernster Navigationstechnologie für den Weltraum hilfreich sein könnte.
Wie ein GPS-System verwendet SEXTANT das genaue Timing von Pulsar-Röntgenpulsen, um die Position und Geschwindigkeit von NICER im Weltraum autonom zu bestimmen. In Verbindung mit der nachgewiesenen Fähigkeit von NICER, Pulsare als Zeitquellen zu verwenden, könnte diese Technologie zur Entwicklung eines Weltraumnavigationssystems führen, das Missionen im gesamten Sonnensystem und möglicherweise sogar im interstellaren Raum ermöglicht.
