NRL и NASA разработали прибор ComPair для обнаружения астрофизических объектов

10 августа Военно-морская исследовательская лаборатория США, NRL, и Центр космических полетов имени Годдарда НАСА, GSFC, запустят спутник ComPair на высотном воздушном шаре с космодрома Форт-Самнер, штат Нью-Мексико.

Прибор миссии ComPair измеряет и обнаруживает гамма-излучение астрофизических объектов. Прибор NRL является одним из четырех приборов подсистемы под руководством NASA GSFC. Название миссии — ComPair — навеяно механизмами взаимодействия гамма-излучения с веществом.

Они взаимодействуют с веществом через три доминирующих процесса — фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние и образование пар. Эти механизмы взаимодействия зависят от энергии, причем фотоэлектрический эффект происходит при самых низких энергиях, а образование пар — при самых высоких, — говорит научный физик отдела космических исследований NRL Ричард С. Вульф, доктор физико-математических наук, — В конструкции прибора ComPair используется технология измерения гамма-излучения как в режиме Комптона, так и в режиме образования пар, отсюда и название Compton-Pair или ComPair.

«Гамма-излучение позволяет изучать самые высокоэнергетические процессы во Вселенной: нуклеосинтез в сверхновых, джеты из сверхмассивных черных дыр, гамма-всплески при слиянии астрофизических объектов с экстремальной плотностью, таких как нейтронные звезды и черные дыры», — сказал Вульф. „Атмосфера в основном блокирует астрофизические источники гамма-излучения от достижения земли на уровне моря, поэтому для измерения лучей прибор должен подниматься над большей частью атмосферы на высоту до 130 000 футов“.

Целью разработки этого прибора является повышение уровня технической готовности (TRL) данной гамма-лучевой технологии. Одним из последних шагов в повышении TRL гамма-приборов является полет на высотном воздушном шаре.

Мы надеемся, что то, что мы узнаем на этом этапе, будет использовано для более крупной и чувствительной миссии, которая отправится на орбиту в рамках будущей миссии под руководством НАСА, известной как All-sky Medium Energy Gamma-ray Observatory eXplorer (AMEGO-X). AMEGO-X — это миссия среднего класса, которая будет предложена для объявления возможностей в рамках программы NASA Explorers, ожидаемой в 2026 году, — добавил Вульф.

После запуска гамма-телескопа Fermi в июне 2008 года сообщество исследователей гамма-излучения стало думать, на чем сосредоточить свое внимание в дальнейшем. Идея заключалась в том, чтобы использовать аналогичный «Ферми» прибор, но с чувствительностью в гораздо более низкоэнергетическом диапазоне спектра гамма-лучей.

Конструкция прибора ComPair основана на предыдущем приборе, разработанном под руководством NRL, — калориметре Fermi Large Area Telescope (LAT), содержащем сцинтилляционные кристаллы, то есть излучающие свет или сцинтилляты при прохождении через них ионизирующего излучения, — сказал Вульф.

ComPair расширяет технологию калориметра Fermi LAT за счет использования нового устройства считывания сцинтилляционного света, известного как кремниевый фотоумножитель (SiPM), соединенный с кристаллами, из которых состоит калориметр. Эти SiPM более чувствительны для считывания сцинтилляционного света, что позволяет обнаруживать гамма-кванты в Комптоновской области.

07.08.2023