INPE desenvolve experimento de nanosat para detectar explosões cósmicas
INPE desenvolve experimento de nanosat para detectar explosões cósmicas

INPE desenvolve experimento de nanosat para detectar explosões cósmicas

Um dos aspectos interessantes do projeto é que o experimento, denominado Localizador de Explosões Cósmicas de Raios X (LECX), pesa apenas cerca de 700 g, consome aproximadamente 800 mW de potência e cabe dentro de um cubo de 10 cm de aresta. Ele constitui a carga útil do nano-satélite CRON-1 (ou nanoMIRAX), o primeiro satélite do tipo CubeSat desenvolvido pela iniciativa privada nacional (empresa CRON, de São José dos Campos) através de um projeto PIPE (Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas) da FAPESP, liderado pelo Dr. Otávio Durão.

O satélite será do tipo “2U”, ou seja, constituído por uma plataforma padronizada internacionalmente que comporta dois cubos contíguos de 10 cm de aresta cada um. Os painéis solares geradores de energia ficam nas paredes externas da plataforma. Um cubo contém o módulo de serviço, composto pelos seguintes subsistemas: suprimento e gerenciamento de energia; determinação de atitude e estabilização; telecomunicações (rádio); e computador de bordo. O outro cubo é o módulo de carga útil, que contém o experimento LECX desenvolvido pelo INPE. O LECX utiliza 4 detectores de raios X de CdZnTe (1cm2 de área e 2 mm de espessura cada um) e um sistema de blindagem (lateral e inferior) de chumbo, estanho e cobre.

Esquerda: Renderização computacional dos 4 detectores de raios X do LECX colocados dentro do sistema de blindagem; Direita: o pesquisador João Braga mostrando o nanosat CRON-1/nanoMIRAX num seminário no INPE. O sistema detector do LECX é colocado na placa superior da plataforma.

Um algoritmo criado para este experimento permite determinar a direção de incidência dos raios X oriundos da explosão cósmica a partir das contagens registradas nos 4 detectores durante a detecção do evento. Os valores dessas contagens são afetados pelas “sombras” das placas do sistema de blindagem projetadas sobre os detectores de forma que as relações entre as 4 contagens determinam, de maneira unívoca, a direção de incidência da radiação proveniente da explosão.

Simulações detalhadas do ruído de fundo esperado em órbita e da detecção de explosões cósmicas pelo experimento mostraram que, apesar do LECX ser um experimento extremamente pequeno e limitado em muitos aspectos inerentes a uma missão de nanosat, ele é sensível o suficiente para detectar a maioria das explosões conhecidas como “bursts” de raios gama, que ocorrem a distâncias cosmológicas a uma taxa aproximada de uma vez por dia em todo o universo conhecido. De acordo com a sensibilidade do experimento e de sua abertura angular de aproximadamente 7% do céu, estima-se que o LECX será capaz de detectar e localizar 5 explosões cósmicas por ano. Na atual era da astronomia multimensageira, em que eventos de ondas gravitacionais e de neutrinos têm sido observados com freqüência crescente, é importante que experimentos simples e de baixo custo como o LECX/nanoMIRAX patrulhem os céus para detectar e localizar eventos cósmicos explosivos no canal eletromagnético para um estudo mais detalhado do nosso universo. Uma perspectiva interessante é a detecção e localização no céu pelo LECX de eventos detectados simultaneamente em ondas gravitacionais, já que os detectores por interferometria a laser em operação (LIGO/VIRGO) possuem capacidade muito limitada de determinar a direção de incidência das ondas.

Uma descrição detalhada do LECX e de suas potencialidades pode ser encontrada em Braga et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 493, pp. 4852, 2020.