ULTRASAT ( Ultraviolet Tr ansient Astronomy Sat ellite) es un telescopio espacial en formato smallsat que detectará y monitoreará eventos astronómicos transitorios en la región espectral cercana al ultravioleta (220-280 nm). ULTRASAT observará una gran porción del cielo con un campo de visión de 210 grados cuadrados, alternando cada seis meses entre el hemisferio sur y el norte. Está previsto que el satélite se lance a una órbita geoestacionaria a principios de 2026. [1] [2] Todos los datos de ULTRASAT se transmitirán a la Tierra en tiempo real. Al detectar un evento transitorio, ULTRASAT proporcionará alertas dentro de los 20 minutos a otros telescopios terrestres y espaciales para que se dirijan a la fuente para una mayor observación del evento en otras bandas de longitud de onda.
El objetivo principal de ULTRASAT es estudiar el universo caliente transitorio. El volumen extragaláctico accesible a ULTRASAT para el descubrimiento de fuentes transitorias será 300 veces mayor que el del satélite UV más sensible hasta la fecha, GALEX . Es comparable al del mayor telescopio terrestre de sondeo óptico transitorio que se prevé que entre en funcionamiento en 2025, el Observatorio Vera C. Rubin .
La nave espacial ULTRASAT será construida por Israel Aerospace Industries (IAI), y el telescopio será construido por la división El-Op de Elbit Systems . ULTRASAT está financiado y administrado conjuntamente por la Agencia Espacial de Israel [3] y el Instituto de Ciencias Weizmann (WIS), bajo el liderazgo científico del WIS, y con una contribución significativa del centro DESY de la asociación Helmholtz. ULTRASAT está planeado para una operación de 3 años en una órbita GEO. Su pequeña masa y volumen, 160 kg y <1m3, permite un lanzamiento a GEO como carga útil secundaria.
La iniciativa ULTRASAT nació en 2010 en discusiones entre el Instituto Weizmann (WIS) y científicos de Caltech junto con la Agencia Espacial de Israel (ISA) para satisfacer la necesidad de un telescopio espacial de campo amplio para estudiar eventos astronómicos transitorios , en un satélite pequeño como los adecuados para SMEX . En la fase de investigación preliminar, se consideraron varias otras bandas, incluida la de rayos X. Se seleccionó el ultravioleta debido a la madurez de la tecnología, las mayores posibilidades de implementación exitosa y la necesidad de continuar explorando esta región de longitud de onda. [4] La importancia de este proyecto se confirma en [5] que dice que la tasa de descubrimiento de fuentes variables UV y transitorios UV podría aumentar en varios órdenes de magnitud con el lanzamiento de una misión UV basada en el espacio con un amplio campo de visión (varios deg2) y [6] que afirma que "La misión ULTRASAT propuesta podría descubrir cientos de eventos de disrupción de marea por año en el UV.
El proyecto, originalmente llamado LIMSAT, fue renombrado como ULTRASAT en 2011 cuando se presentó una propuesta a la NASA para la sección Misión de Oportunidad 2012 del programa Explorers , en colaboración con el Centro de Investigación Ames de la NASA . Debido al recorte presupuestario y a la NASA, no se seleccionó ninguna propuesta ese año. Tras cambios considerables en la configuración del telescopio, la órbita planificada y el bus satelital, se presentó una nueva propuesta en diciembre de 2014 en colaboración con el JPL, que logró la calificación de "Categoría II", es decir, altos méritos científicos y tecnológicos, pero no fue seleccionada para su financiación. El proyecto actual no involucrará a la NASA, como se indicó anteriormente. A partir de un concepto de ocho pequeños telescopios refractivos UV en un satélite en órbita terrestre baja, ULTRASAT evolucionó a un solo telescopio Schmidt de campo amplio en órbita geoestacionaria.
La astronomía del dominio del tiempo tiene potencial para hacer descubrimientos inusuales. En concreto, el cielo variable ultravioleta (UV) está relativamente poco explorado, aunque ofrece perspectivas científicas apasionantes. Welsh, 2005, describe los descubrimientos realizados por GALEX, que se verían enormemente incrementados por ULTRASAT [7]. Un campo en el que las observaciones UV de cadencia corta pueden marcar una gran diferencia es la explosión que marca la muerte de una estrella, conocida como supernova (SNe). Ganot et al estimaron que ULTRASAT detectaría más de 100 supernovas al año. [8] Las señales UV de las SNe preceden a la señal óptica, lo que permite el descubrimiento de la SN en una etapa temprana cuando la curva de luz no está contaminada por procesos posteriores.
Dado que, en el caso de los fenómenos transitorios, normalmente no existe una advertencia temprana y la posición del fenómeno en el cielo es de naturaleza estadística, la mayoría de los fenómenos transitorios se detectan mediante telescopios terrestres con campos de visión limitados, a menudo mucho después del inicio del fenómeno, aunque los estudios especializados están reduciendo este tiempo a alrededor de un día. Para detectar fenómenos transitorios en grandes cantidades, se requieren observaciones casi continuas de grandes áreas del cielo.
Basándose en el volumen del espacio monitoreado y la tasa de SNe medida (a partir de estudios terrestres), se espera que ULTRASAT detecte al menos 100 de estos eventos por año en menos de un día después de la explosión. El amplio campo de visión y los detectores UV avanzados permitirán el descubrimiento y monitoreo de fuentes transitorias dentro de un volumen cósmico 300 veces mayor que el del satélite UV más poderoso hasta la fecha, GALEX [9] ). El análisis de la curva de luz temprana proporciona información valiosa (radio estelar y composición química de la superficie) sobre la estrella progenitora (antes de que explotara) que no se puede encontrar por otros medios.
En las supernovas, a un estallido inicial de alta intensidad en el ultravioleta le sigue una radiación en longitudes de onda más largas a medida que el material expulsado se enfría. El ultravioleta solo se puede observar desde satélites espaciales debido al efecto bloqueador del ozono; los telescopios terrestres solo detectan las últimas etapas del fenómeno.
ULTRASAT ha sido diseñado para cubrir un campo de visión sin precedentes con una cámara ultravioleta de alta sensibilidad, con tiempos de repetición de imágenes de tan solo 5 minutos. Para maximizar el número de eventos detectados, ULTRASAT apuntará a regiones en altas latitudes celestiales, evitando la Vía Láctea con su alta concentración de estrellas "cercanas", fondo difuso y polvo galáctico que bloquea gran parte de la luz de las galaxias distantes donde ocurren estos eventos.
Las observaciones ópticas terrestres y espaciales combinadas con luz ultravioleta, activadas por un explorador transitorio ultravioleta, producirían una gran cantidad de datos sobre explosiones de estrellas masivas, que van más allá del radio estelar (y, por lo tanto, de la clase estelar del progenitor: supergigante roja o azul , o estrella WR).
Además de detectar supernovas tempranas, ULTRASAT medirá la luz ultravioleta de la gran cantidad de estrellas en su campo de visión con alta resolución temporal, lo que posiblemente permita detectar tránsitos planetarios. [10] [11]
ULTRASAT también puede ser apuntado a "Objetivos de Oportunidad" cuando otros instrumentos dan una alerta de un evento interesante. Uno de los objetivos científicos clave de ULTRASAT es el descubrimiento de la emisión electromagnética tras la detección de ondas gravitacionales (OG) de las fusiones de sistemas binarios que involucran estrellas de neutrones, conocidas como Kilonova . [12] Tales detecciones serán la clave para utilizar estos eventos para abordar cuestiones fundamentales de física, como el origen de los elementos más pesados y la tasa de expansión del universo. ULTRASAT podrá girar en minutos a >50% del cielo, y su amplio campo de visión cubre ampliamente las regiones de error angular que se espera que proporcionen los detectores de OG en la década de 2020. Proporcionará curvas de luz ultravioleta continuas, así como alertas tempranas que permitirán la espectroscopia de seguimiento basada en tierra y el monitoreo de la emisión óptica e infrarroja que se prevé que surja más adelante.
Otras fuentes astrofísicas que producen una señal UV transitoria son: