Ballongresa med rymdteleskop ger nya rön om svarta hål

Vid femtiden på morgonen den 9 juli, efter mer än 10 försök sedan början av sommaren, lyfte rymdballongen från Esrange i Kiruna och satte kurs mot Kanada. Mark Pearce , tidigare mätningar har gjorts med hjälp av rymdballong 2013 och 2016 – hur skiljer sig det här KTH-projektet från de andra?– För att ta fram nya rön behöver vi mäta röntgenstrålningens energi och polariseringsgrad ännu mer noggrant, och nu har vi tillsammans med kollegor i USA och Japan utvecklat det nya, avancerade röntgenteleskopet XL-Calibur .

Mark Pearce och hans projektgrupp, som finansieras av Rymdstyrelsen  och Vetenskapsrådet , började jobba vid Esrange redan i mitten av april. All utrustning fraktades in från en NASA-anläggning i USA och teamet monterade ihop och testade tekniken.
– Målet var att ballongen skulle lyfta i mitten av maj, men de stratosfäriska vindarna mot Kanada etablerade sig senare än vanligt i år. Äntligen blev det tillräckligt bra väder!

– Ballongen är som ett jättestort segel, och det måste vara vindstilla på upp till flera hundra meters höjd när ballongen lyfter, säger Mark Pearce.

Vad är nästa steg i projektet?
– Datamonitorering skedde från marken via videolänk under hela flygningen, det var långa dagar med skiftarbete, och så kul att se mätdata trilla in på våra datorer på marken. Teleskopet återfördes till marken med fallskärm och landade i bra skick nära Kugluktuk, Nunavut i Kanada.

– Det hämtades upp och transporterades till en NASA-anläggning i USA, och så småningom får vi vår del av teleskopet till KTH för underhåll och testning inför nästa flygning – sannolikt från Antarktis om ett par år.

Fanns det någon risk att ballongen skulle "hamna fel" och kanske uppfattas som ett hot av andra länder?
– De etablerade stratosfäriska vindarna har ett väldigt förutsägbart beteende. Ballongen flög till Kanada längs en bana som beräknades hålla en konstant latitud. Det var förstås viktigt att flygningen avslutas över Kanada – ballongen fick inte gå vidare till ryskt luftrum.

– Ballongens färd stoppas genom att man skickar ett radiokommando till ballongens datasystem för att öppna en ventil och släppa ut helium, så den sjunker. Datasystemet har inbyggd redundans, alltså en dubbel uppsättning av viktiga komponenter, och funktionen har använts många gångar tidigare.

Kan du kort beskriva röntgenteleskopets egenskaper?
– XL-Calibur består av en tolv meter lång kolfiberstruktur med röntgenoptik monterad i ena änden och en polariseringskänslig röntgendetektor i den andra änden. Den polariseringskänsliga röntgendetektorn är delvis konstruerad i forskningslabb på KTH.

– Eftersom röntgenstrålning absorberas i atmosfären så utförs våra observationer på en höjd av 40 kilometer upp i luften. Teleskopet riktas in på himlen med enorm precision – ingen lätt uppgift, eftersom teleskopet hänger 100 meter under ballongen, som i sin tur bärs av de stratosfäriska vindarna fyra mil upp i luften.

Hur ser förhoppningarna ut inför slutresultatet?
– Vi vill öka vår kunskap om några av de häftigaste objekten i universum – svarta hål och roterande neutronstjärnor, så kallade pulsarer. Målet är att ta fram nya rön om Krabbpulsaren och det svarta hålet Cygnus X-1, berättar Mark Pearce.

– Krabbpulsaren är som en kosmisk fyr – korta röntgenljusblixtar ses från jorden 30 gånger per sekund. Vi vill förstå varifrån den starka röntgenstrålningen kommer.

– När det gäller Cygnus X-1 vill vi förstå geometrin nära det svarta hålet där gravitationen är så stark att ljuset faktiskt böjs. Genom våra tidigare mätningar har vi kommit en bra bit på vägen, men med hjälp av vårt vidareutvecklade teleskop XL-Calibur hoppas vi kunna avslöja nya spännande sammanhang. Från vad vi har sett hittills har vi en mycket spännande tid framför oss.

Katarina Ahlfort
Foto: NASA, KTH