PoGo ska studera röntgenstrålning på ett nytt sätt

Kortvågig röntgenstrålning och gammastrålning sänds ut av de mer oregerliga medborgarna i universum. De kommer huvudsakligen från pulsarer och andra neutronstjärnor, svarta hål och aktiva galaxer, extrema objekt som astronomerna är mycket nyfikna på.

– När astronomerna mäter röntgen- och gammastrålning från dessa objekt så har man traditionellt mätt var strålningen kommer ifrån, energin och när den träffar mottagaren, säger Mark Pearce, den som leder projektet från KTH. Vi tänker mäta hur strålningen är polariserad. Detta kommer att öppna ett helt nytt fönster mot universum.

Det internationella intresset för projektet är stort.

– Vi samarbetar både med europeiska, amerikanska och japanska forskare, berättar Mark Pearce.

Sortera bort felaktiga teorier

Projektet går under namnet PoGOLite (PoGO=Polarized Gamma-ray Observer) och drivs av Partikel- och astropartikel-fysikgruppen inom Institutionen för fysik på KTH och Stockholms universitets Institution för astronomi. PoGOLite är ett ballongexperiment, och den första testflygningen kommer om allt går enligt planerna att genomföras från Esrange 2009.

Den röntgen och gammastrålning som PoGOLite kommer att se har polariserats när den samverkat med materia eller starka magnetfält. Därför säger polarisationsstudierna saker som andra studier inte kan säga.

Det stora bidraget från polarisationsmätningarna menar Mark Pearce är att de kommer att göra det betydligt enklare att säga vilka teorier för dessa extrema objekt som kan stämma och vilka som inte kan det.

Svart hål

Det första objekt PoGOLite ska titta på är Krabbnebulosan, en rest efter den supernovaexplosion som kinesiska och arabiska astronomer observerade 1054. I centrum av Krabbnebulosan finns en extremt snabbt roterande neutronstjärna, en så kallad pulsar, som 30 gånger i sekunden sänder en strålningspuls som sveper över solsystemet.

– Idag finns det tre teorier om pulsaren, och det svårt att säga vilken som är den korrekta. Med våra polarisationsmätningar så kan vi förhoppningsvis det.

Ett av de objekt som kommer därefter på listan är Cygnus X-1. Det är ett dubbelstjärnsystem med en blå superjätte 20–40 gånger massivare än solen och en osynlig kompanjon ungefär 10 gånger massivare än solen och som forskarna är övertygade om är ett svart hål. Den extremt upphettade skiva av materia som omger det svarta hålet är den starkaste kontinuerliga källan till kortvågiga röntgenstrålar på himlen.

På sikt tror de svenska forskarna också att de ska kunna mäta hur polarisationen varierar med energin på fotonerna, ljuspartiklarna.

– Det ger ytterligare en angreppspunkt för att kunna falsifiera någon eller några av teorierna om de här objekten, säger Mark Pearce.

Knepigt med svajig ballong

Den första testflygningen är som sagt planerad till 2009 och ska ske från Esrange utanför Kiruna.

– Den första flygningen blir sannolikt ett test av själva instrumentet. Det är inte helt lätt att hålla instrumentet pekande på en strålningskälla på himlen när ballongen svänger och svajar. Så den första uppstigningen kommer att fokusera på att få detta att fungera. Men vi kommer givetvis att försöka göra observationer också.

Fördelen med ballongexperiment är att de är billiga. Och möjligheten att göra banbrytande forskning billigt säger ingen nej till.

På 40 kilometers höjd är även den övriga strålningsmiljön ganska hård, så första flygningen blir också ett tillfälle att testa hur väl avskärmningen fungerar.

Någonstans runt ett år senare kommer den första riktigt skarpa uppstigningen att ske, också detta kanske från Esrange. Det finns dock även på andra tänkbara uppstigningsplatser för detta uppdrag, bland annat Texas.

– På sikt hoppas vi kunna göra långflygningar, kanske från norra Sverige (Esrange) till Kanada, eller ännu längre. Om vi får möjlighet till den typen av länge flygningar så kommer vi att få mycket längre mätserier och kommer också att få mycket bättre möjligheter att fånga tillfälliga händelser. Det är också då som vi kommer att kunna studera hur polarisationen varierar med strålningsenergin.