In juni 2017 werd de Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) van NASA geïnstalleerd aan boord van het International Space Station (ISS). Het doel van dit instrument is om zeer nauwkeurige metingen te doen van neutronensterren en andere super-dichte objecten die op het punt staan in te storten in zwarte gaten. NICER is ook het eerste instrument dat is ontworpen om technologie te testen die pulsars als navigatiebakens zal gebruiken.
Onlangs gebruikte NASA gegevens die waren verkregen uit de eerste 22 maanden van wetenschappelijke operaties van NICER om een röntgenkaart van de hele lucht te maken. Het resultaat was een prachtig beeld dat eruitziet als een beeld met lange belichting van vuurdansers, zonnevlamactiviteit van honderden sterren of zelfs een visualisatie van het wereldwijde web. Maar in feite vertegenwoordigt elke heldere vlek een röntgenbron terwijl de heldere filamenten hun paden langs de nachtelijke hemel zijn.
Het primaire wetenschappelijke doel van NICER vereist dat het kosmische bronnen van röntgenstralen en andere energetische deeltjes target en volgt, terwijl het ISS elke 93 minuten om de aarde draait. De detectoren van het instrument blijven echter actief, zelfs wanneer het 's nachts aan boord van het station is, gedurende welke tijd de detectoren tussen doelen zullen dwalen.
Het waren deze gegevens, verzameld tijdens de 'nachtbewegingen' van het NICER-instrument, die in de creatie van het beeld zijn verwerkt. Elke boog volgt de bewegingen van bijzonder heldere röntgenbronnen - die bestaan uit pulsars, zwarte gaten en verre sterrenstelsels (gelabeld in de afbeelding hierboven) - ten opzichte van het ISS terwijl het om de aarde draait.
De helderheid van elk punt is het resultaat van de tijd die het NICER-instrument heeft doorgebracht om er rechtstreeks naar te kijken, evenals eventuele extra energie die werd opgepikt tijdens zijn 'nachtbewegingen'. Het beeld laat ook een diffuse gloed zien die de lucht zelfs ver van de heldere bronnen doordringt, wat overeenkomt met de röntgenachtergrond (XRB).
De prominente bogen zijn te danken aan het feit dat NICER vaak dezelfde paden tussen doelen volgt, waarvan de helderste bronnen zijn die NICER regelmatig controleert. Keith Gendreau, hoofdonderzoeker van de missie bij NASA's Goddard Space Flight Center, vatte het belang van NICER samen in een recent NASA-persbericht:
'Zelfs met minimale verwerking onthult deze afbeelding de Cygnus-lus, een supernovarestant van ongeveer 90 lichtjaar in doorsnee en waarvan wordt aangenomen dat ze tussen de 5000 en 8000 jaar oud zijn. We bouwen geleidelijk een nieuw röntgenbeeld van de hele lucht op, en het is mogelijk dat de nachtelijke bewegingen van NICER voorheen onbekende bronnen blootleggen. "
De belangrijkste missie van NICER is om de grootte en dichtheid van stellaire restanten zoals neutronensterren te bepalen tot binnen een foutmarge van 5%. Pulsars, dat zijn snel ronddraaiende neutronensterren die verschijnen als een puls (vandaar de naam), behoren tot de reguliere doelwitten van NICER omdat ze bij uitstek geschikt zijn voor dit soort 'massa-radius'-onderzoek.
Deze maatregelen die NICER verzamelt, zullen natuurkundigen helpen om eindelijk het mysterie op te lossen van de vorm die materie aanneemt in de kernen van deze supergecomprimeerde objecten. Afgezien van NICER, zijn pulsars de primaire onderzoeksfocus van het experiment Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology (SEXTANT), dat zou kunnen helpen bij de ontwikkeling van geavanceerde navigatietechnologie voor de ruimte.
Net als een GPS-systeem gebruikt SEXTANT de precieze timing van pulsar-röntgenpulsen om autonoom de positie en snelheid van NICER in de ruimte te bepalen. In combinatie met het bewezen vermogen van NICER om pulsars als timingbronnen te gebruiken, zou deze technologie kunnen leiden tot de ontwikkeling van een deep-space navigatiesysteem dat missies door het hele zonnestelsel en mogelijk zelfs de interstellaire ruimte mogelijk zou maken.
