Hitomi ( en japonés :ひとみ), también conocido comoASTRO-HyNew X-ray Telescope(NeXT), fue unsatéliteastronómico de rayos XJAXA) para estudiar procesos extremadamente energéticos en elUniverso. El observatorio espacial fue diseñado para ampliar la investigación realizada por elSatélite Avanzado para Cosmología y Astrofísica(ASCA) mediante la investigación de la banda de rayos X duros por encima de los 10keV. El satélite se llamó originalmente New X-ray Telescope;[5]en el momento del lanzamiento se llamaba ASTRO-H.[6]Después de que se colocó en órbita y se desplegaron suspaneles solares, pasó a llamarseHitomi.[7]La nave espacial se lanzó el 17 de febrero de 2016 y se perdió el contacto el 26 de marzo de 2016, debido a múltiples incidentes con elde control de actitudque provocaron una velocidad de giro descontrolada y la ruptura de elementos estructuralmente débiles.[8]
El nuevo nombre hace referencia a la pupila de un ojo y a una leyenda sobre una pintura de cuatro dragones. [6] La palabra Hitomi generalmente significa " ojo ", y específicamente pupila , o ventana de entrada del ojo, la abertura. También hay una antigua leyenda que inspira el nombre Hitomi. "Un día, hace muchos años, un pintor estaba dibujando cuatro dragones blancos en una calle. Terminó de dibujar los dragones, pero sin "Hitomi". La gente que miraba la pintura decía: "¿Por qué no pintas a Hitomi? No está completa". El pintor dudó, pero la gente lo presionó. El pintor dibujó a Hitomi en dos de los cuatro dragones. Inmediatamente, estos dragones cobraron vida y volaron hacia el cielo. Los dos dragones sin Hitomi permanecieron inmóviles". La inspiración de esta historia es que Hitomi es considerada como "la última, pero más importante parte", y por eso deseamos que ASTRO-H sea la misión esencial para resolver los misterios del universo en rayos X. Hitomi se refiere a la apertura del ojo, la parte donde se absorbe la luz entrante. A partir de esto, Hitomi nos recuerda a un agujero negro. Observaremos a Hitomi en el Universo usando el satélite Hitomi. [9]
Los objetivos de Hitomi eran explorar la estructura y evolución a gran escala del universo, así como la distribución de la materia oscura dentro de los cúmulos de galaxias [10] y cómo evolucionan los cúmulos de galaxias con el tiempo; [6] cómo se comporta la materia en campos gravitacionales fuertes [10] (como la materia que se inspira en los agujeros negros), [6] explorar las condiciones físicas en las regiones donde los rayos cósmicos se aceleran, [10] así como observar supernovas. [6] Para lograr esto, fue diseñado para ser capaz de: [10]
Fue el sexto de una serie de satélites de rayos X de la JAXA, [10] que comenzó en 1979, [7] y fue diseñado para observar fuentes que son un orden de magnitud más débiles que su predecesor, Suzaku . [6] Su duración de misión planificada era de tres años. [7] En el momento del lanzamiento, otros dos grandes satélites de rayos X estaban realizando observaciones en órbita: el Observatorio de rayos X Chandra y XMM-Newton , ambos lanzados en 1999. [6]
La sonda llevaba cuatro instrumentos y seis detectores para observar fotones con energías que iban desde rayos X suaves hasta rayos gamma , con una alta resolución energética. [10] [7] Hitomi fue construida por una colaboración internacional liderada por JAXA con más de 70 instituciones contribuyentes en Japón, Estados Unidos, Canadá y Europa, [10] y más de 160 científicos. [11] Con una masa de 2.700 kg (6.000 lb), [10] [7] En el lanzamiento, Hitomi fue la misión de rayos X japonesa más pesada. [1] El satélite tiene unos 14 m (46 pies) de longitud. [7]
Dos telescopios de rayos X blandos (SXT-S, SXT-I), con longitudes focales de 5,6 m (18 pies), enfocan la luz en un espectrómetro de rayos X blandos (SXS), proporcionado por la NASA , con un rango de energía de 0,4 a 12 keV para espectroscopia de rayos X de alta resolución , [10] y un generador de imágenes de rayos X blandos (SXI), con un rango de energía de 0,3 a 12 keV. [10]
Dos telescopios de rayos X duros (HXT), con una longitud focal de 12 m (39 pies), [10] [12] enfocan la luz en dos generadores de imágenes de rayos X duros (HXI), [10] con un rango de energía de 5-80 keV, [12] que están montados en una placa colocada en el extremo del banco óptico extensible (EOB) de 6 m (20 pies) que se despliega una vez que el satélite está en órbita. [10] La Agencia Espacial Canadiense (CSA) proporcionó el Sistema de Metrología Canadiense ASTRO-H (CAMS), [13] [14] que es un sistema de alineación láser que se utilizará para medir las distorsiones en el banco óptico extensible.
Se montaron dos detectores de rayos gamma suaves (SGD), cada uno de ellos con tres unidades, en dos lados del satélite, utilizando detectores no focalizadores para observar la emisión de rayos gamma suaves con energías de 60 a 600 KeV. [1] [10]
El Instituto Holandés de Investigación Espacial (SRON), en colaboración con la Universidad de Ginebra, proporcionó la rueda de filtros y la fuente de calibración para el espectrómetro . [15] [16]
El lanzamiento del satélite estaba previsto para 2013 a partir de 2008, [17] posteriormente revisado a 2015 a partir de 2013. [11] A principios de febrero de 2016, estaba previsto para el 12 de febrero, pero se retrasó debido a malas previsiones meteorológicas. [18]
Hitomi fue lanzado el 17 de febrero de 2016 a las 08:45 UTC [6] [7] a una órbita baja terrestre de aproximadamente 575 km (357 mi). [10] La órbita circular tenía un período orbital de alrededor de 96 minutos y una inclinación orbital de 31,01°. [10] Fue lanzado desde el Centro Espacial Tanegashima a bordo de un vehículo de lanzamiento H-IIA . [10] [6] 14 minutos después del lanzamiento, el satélite se separó del vehículo de lanzamiento. Los paneles solares se desplegaron más tarde según lo previsto y comenzó su verificación en órbita. [6]
Las mediciones de Hitomi han permitido a los científicos seguir por primera vez el movimiento del gas emisor de rayos X en el corazón del cúmulo de galaxias de Perseo. Utilizando el Espectrómetro de Rayos X Suaves, los astrónomos han cartografiado el movimiento del gas emisor de rayos X en un cúmulo de galaxias y han demostrado que se mueve a velocidades cósmicamente modestas. Se ha descubierto que el rango total de velocidades del gas dirigidas hacia o desde la Tierra dentro del área observada por Hitomi es de aproximadamente 365.000 millas por hora (590.000 kilómetros por hora). El rango de velocidad observado indica que la turbulencia es responsable de solo alrededor del 4 por ciento de la presión total del gas. [19]
El 27 de marzo de 2016, JAXA informó que la comunicación con Hitomi había "fallado desde el inicio de su operación" el 26 de marzo de 2016 a las 07:40 UTC. [20] El mismo día, el Centro de Operaciones Espaciales Conjuntas de EE. UU. (JSpOC) anunció en Twitter que había observado una ruptura del satélite en 5 pedazos a las 08:20 UTC el 26 de marzo de 2016, [21] y su órbita también cambió repentinamente el mismo día. [22] Un análisis posterior del JSpOC encontró que la fragmentación probablemente tuvo lugar alrededor de la 01:42 UTC, pero que no había evidencia de que la nave espacial hubiera sido golpeada por escombros. [3] Entre el 26 y el 28 de marzo de 2016, JAXA informó haber recibido tres breves señales de Hitomi ; si bien las señales estaban desplazadas por 200 kHz de lo que se esperaba de Hitomi , su dirección de origen y hora de recepción sugirieron que eran legítimas. [23] Sin embargo, un análisis posterior determinó que las señales no provenían de Hitomi sino de una fuente de radio desconocida no registrada en la Unión Internacional de Telecomunicaciones . [23] [24]
La JAXA afirmó que estaban trabajando para recuperar la comunicación y el control de la nave espacial, [20] pero que "la recuperación requerirá meses, no días". [25] Las posibilidades inicialmente sugeridas para la pérdida de comunicación son que una fuga de gas helio, una explosión de la batería o un propulsor atascado en la posición abierta provocaron que el satélite comenzara a girar, en lugar de una falla catastrófica. [22] [26] [27] La JAXA anunció el 1 de abril de 2016 que Hitomi había perdido el control de actitud alrededor de las 19:10 UTC del 25 de marzo de 2016. Sin embargo, después de analizar los datos de ingeniería de justo antes de la pérdida de comunicación, no se observaron problemas ni con el tanque de helio ni con las baterías. [28]
El mismo día, JSpOC publicó datos orbitales de diez piezas de escombros detectadas, cinco más de las reportadas originalmente, incluyendo una pieza que era lo suficientemente grande como para ser confundida inicialmente con el cuerpo principal de la nave espacial. [29] [30] Los rastreadores aficionados observaron lo que se creía que era Hitomi dando vueltas en órbita, con informes de que el cuerpo principal de la nave espacial (Objeto A) giraba una vez cada 1,3 o 2,6 segundos, y la siguiente pieza más grande (Objeto L) giraba cada 10 segundos. [30]
El 28 de abril de 2016, la JAXA cesó sus esfuerzos para recuperar el satélite y se centró en la investigación de anomalías. [24] [31] Se determinó que la cadena de eventos que llevó a la pérdida de la nave espacial comenzó cuando su unidad de referencia inercial (IRU) informó una rotación de 21,7° por hora a las 19:10 UTC del 25 de marzo de 2016, aunque el vehículo estaba realmente estable. El sistema de control de actitud intentó utilizar las ruedas de reacción de Hitomi para contrarrestar el giro inexistente, lo que provocó que la nave espacial girara en la dirección opuesta. Debido a que la IRU continuó informando datos erróneos, las ruedas de reacción comenzaron a acumular un impulso excesivo, lo que hizo que la computadora de la nave espacial pusiera el vehículo en modo de "retención segura". Luego, el control de actitud intentó usar sus propulsores para estabilizar la nave espacial; el sensor solar no pudo bloquear la posición del Sol y los continuos disparos de los propulsores hicieron que Hitomi girara aún más rápido debido a una configuración de software incorrecta. Debido a esta excesiva velocidad de rotación, a primera hora del 26 de marzo de 2016 varias partes de la nave espacial se desprendieron, probablemente incluidos los dos paneles solares y el banco óptico extendido. [8] [23]
Los primeros informes de una misión de reemplazo de Hitomi surgieron el 21 de junio de 2016. [32] Según un artículo de Kyodo News , JAXA estaba considerando un lanzamiento de "Hitomi 2" a principios de la década de 2020 a bordo del nuevo vehículo de lanzamiento H3 de Japón . [32] La nave espacial sería una copia casi exacta de Hitomi . [32] Sin embargo, un artículo del 27 de junio de 2016 de The Nikkei declaró que algunos dentro del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología creían que era demasiado pronto para otorgar fondos para un reemplazo de Hitomi . [33] El artículo también señaló que la NASA había expresado su apoyo a una misión de reemplazo liderada por Japón.
El 14 de julio de 2016, JAXA publicó un comunicado de prensa sobre el estudio en curso de un sucesor. [34] Según el comunicado de prensa, la nave espacial sería una remanufactura pero con contramedidas que reflejaran la pérdida de Hitomi , y se lanzaría en 2020 en un vehículo de lanzamiento H-IIA . La misión científica del "sucesor de ASTRO-H" se basaría en el instrumento SXS. [34] El Ministro de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología, Hiroshi Hase , declaró durante una conferencia de prensa el 15 de julio de 2016 que la financiación para el sucesor de Hitomi se asignará en la solicitud de presupuesto del año fiscal 2017, [35] y que tiene la intención de aceptar la misión del sucesor con la condición de que se complete la investigación de la destrucción de Hitomi y se tomen las medidas para evitar que se repita. [36] La misión de espectroscopia e imágenes de rayos X (XRISM) fue aprobada por JAXA y la NASA en abril de 2017 y se lanzó con éxito en septiembre de 2023. [37]
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