För mänskliga ögon verkar natthimlen mellan stjärnorna mörk, rymdens tomrum. Men röntgenteleskop fångar en helt annan vy. Som ett fyrverkerishow avlägset avslöjar våra bilder av röntgenhimlen ett universum som blommar av aktivitet. De antyder ännu okända kosmiska utbrott som kommer från någonstans djupare in i vår galax.

För att hjälpa till att hitta källan till dessa mystiska röntgenstrålar lanserar University of Wisconsin, Madison-astronomen Dan McCammon och hans team röntgenkvantkalorimetern eller XQC-instrumentet. XQC kommer att göra sin sjunde resa till rymden ombord på en NASA suborbital raket. Den här gången kommer XQC att observera en fläck av röntgenljus med 50 gånger bättre energiupplösning än någonsin tidigare, nyckeln till att avslöja dess källa. Uppskjutningsfönstret öppnas vid Equatorial Launch Australias Arnhem Space Center i Northern Territory, Australien, den 26 juni 2022.

Eftersom jordens atmosfär absorberar röntgenstrålar, väntade våra första syn på kosmisk röntgenstrålning på rymdåldern. I juni 1962 lanserade fysikerna Bruno Rossi och Ricardo Giacconi den första röntgendetektorn i rymden. Flygningen avslöjade de första källorna till röntgenstrålar bortom vår sol:Scorpius X-1, ett binärt stjärnsystem cirka 9 000 ljusår bort, samt ett diffust sken som spreds över himlen. Upptäckten grundade området för röntgenastronomi och vann senare Giacconi en del av 2002 års Nobelpris i fysik.

Forskare har nu kartlagt röntgenhimlen i allt finare detalj med hjälp av andra NASA-röntgenuppdrag. Ändå finns det flera ljusa fläckar vars källor är okända. För den kommande flygningen kommer McCammon och hans team att rikta in sig på en fläck med röntgenljus som endast delvis är synlig från norra halvklotet.

"Den täcker en stor del av galaxen, men vi behövde vara på södra halvklotet för att se den delen av himlen," sa McCammon. "Vi har väntat länge på den här expeditionen till Australien."

Forskare tror att röntgenfläcken kommer från diffus, het gas som värms upp av supernovor, de lysande utbrotten av döende stjärnor. XQC-uppdraget undersöker två möjliga källor, illustrerade i bilden nedan.

En möjlighet är att röntgenstrålningen kommer från gas som värms upp av "Typ Ia"-supernovor, dödsfallen för massiva stjärnor som lever tiotals till hundratals miljoner år. Den inre delen av vår galax har en tillräckligt hög koncentration av denna typ av supernova för att värma upp röntgenområdet McCammon undersöker.

Den andra möjliga källan är "Typ II" supernovor. Stjärnorna bakom supernova av typ II är ännu mer massiva, brinner ljusare och varmare och lever bara några miljoner år innan de blir supernova. De förekommer i aktiva stjärnbildande områden, som de i en av vår galax inre spiralarmar.

För att särskilja dessa möjligheter kommer XQC att analysera röntgenljuset och leta efter spår av syre och järn. Mer syre pekar på supernovor av typ II, medan mindre syre tyder på supernovor av typ Ia. Fysiken bakom den är komplex men beror i slutändan på hur länge stjärnorna brann innan de bröt ut. De mindre stjärnorna bakom supernovor av typ Ia brinner längre och lämnar mindre syre kvar än supernovor av typ II.

Naturligtvis kommer flygningen sannolikt att fånga mycket mer information också. "Det här är en utforskning med en ny förmåga - vi vill se vad vi kan se," sa McCammon. "Varje gång vi tittar på röntgenhimlen med en ny förmåga visar det sig vara mer komplicerat än vi trodde."

Efter flygningen planerar teamet att återställa instrumentet. Den kommer att dra sig tillbaka till Oak Ridge National Labs i Tennessee där den kommer att hjälpa till med laboratorieexperiment.

Denna flygning kommer att vara XQC:s sista resa till rymden, men den allra första från det nya Arnhem Space Center-raketområdet i East Arnhem, Australien. XQC är en del av en kampanj med tre raketer som lanseras från området i juni och juli 2022, NASA:s första uppskjutning från Australien sedan 1995. + Utforska vidare

NASA skickar upp tre raketer från en privat australisk rymdhamn