Gravedad y magnetismo extremo: Pequeño explorador

La misión GEMS ( Gravity and Extreme Magnetism Small Explorer o SMEX-13 ) fue una misión de observatorio espacial de la NASA . ^{[ 1 ]} El principal objetivo científico de GEMS era ser la primera misión en medir sistemáticamente la polarización de las fuentes de rayos X. GEMS habría proporcionado datos para ayudar a los científicos a estudiar la forma del espacio-tiempo distorsionada por la gravedad de un agujero negro en rotación, así como la estructura y los efectos de los campos magnéticos alrededor de las estrellas de neutrones . Fue cancelada por la NASA en junio de 2012 debido a posibles sobrecostos derivados de retrasos en el desarrollo de la tecnología y nunca llegó a la fase de desarrollo. ^{[ 1 ]}

GEMS fue gestionado por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard (GSFC) de la NASA. El proyecto era un programa de astrofísica que dependía de la Dirección de Misiones Científicas (SMD) de la NASA en Washington, DC ^{[ 1 ].}

Las misiones canceladas pueden ser restablecidas; por ejemplo, NuSTAR fue cancelada en 2006, pero se restableció un año después y se lanzó en junio de 2012. ^{[ 2 ]} Sin embargo, NuSTAR no se canceló debido a sobrecostos del proyecto, sino más bien debido a cambios en el presupuesto general de la NASA, por lo que las circunstancias de la cancelación fueron muy diferentes. Las misiones pequeñas del programa Explorer ofrecen mucha flexibilidad y oportunidades de lanzamiento, y las lecciones aprendidas se pueden aplicar a los mismos objetivos de las misiones, pero en una misión diferente (compárese, por ejemplo, Vanguard 1 con Explorer 1 ). Varios años más tarde, dos nuevas misiones de polarimetría de rayos X ganaron un premio de la NASA para desarrollar misiones de polarimetría de rayos X. ^{[ 3 ]} El telescopio de polarimetría de rayos X IXPE de la NASA se lanzó en 2021; sus capacidades de observación de rayos X y objetivos de la misión son muy similares a los (propuestos) de GEMS.

La nave espacial se habría lanzado en julio de 2014 en una misión de nueve meses con una posible extensión de 15 meses para una fase de observador invitado; ^{[ 4 ]} pero la misión se terminó en la etapa de Revisión de Confirmación el 10 de mayo de 2012 debido a los sobrecostos previstos.

El telescopio de rayos X GEMS fue diseñado para medir indirectamente las regiones de espacio distorsionado alrededor de agujeros negros en rotación mediante la medición de la polarización de los rayos X emitidos. También habría investigado la estructura y los efectos de los campos magnéticos alrededor de magnetares y otros remanentes estelares con campos magnéticos billones de veces más intensos que el de la Tierra.

GEMS podría revelar:

• Cómo los agujeros negros en rotación afectan el espacio-tiempo y la materia al ser atraídos y comprimidos por fuertes campos gravitatorios.
• ¿Qué ocurre en los campos magnéticos muy intensos cerca de púlsares y magnetares?
• Cómo los rayos cósmicos son acelerados por choques en remanentes de supernovas ^{[ 5 ]}

Las misiones actuales no pueden hacer esto porque la resolución angular requerida es limitada y los campos magnéticos son invisibles.

El detector de GEMS consistía en una pequeña cámara llena de gas. Cuando un rayo X es absorbido por el gas, un electrón absorbe la mayor parte de la energía y se desplaza en una dirección relacionada con la polarización del rayo X. Este electrón pierde energía al ionizar el gas; el instrumento mide la dirección de la trayectoria de ionización y, por lo tanto, la polarización del rayo X. El detector de GEMS utilizaba una cámara de proyección temporal para generar imágenes de dicha trayectoria. Se diseñó para que el instrumento GEMS fuera aproximadamente 100 veces más sensible que los experimentos previos de polarización de rayos X.

Los costos de la misión se limitaron a US$105 millones (en dólares del año fiscal 2008), sin incluir el vehículo de lanzamiento, ^{[ 6 ]} pero una junta de revisión de confirmación independiente de la NASA afirmó que aumentarían a un estimado de US$150 millones, lo que llevó a la cancelación de la misión. La cancelación de GEMS marcó el final de una racha de varios años de cancelaciones e intentos de cancelación de misiones actuales y futuras: en ese momento era el último telescopio espacial estadounidense financiado, además del Telescopio Espacial James Webb (JWST). La cancelación de GEMS pudo haber puesto en peligro el lanzador Pegasus XL . ^{[ 7 ]} (El Pegasus XL ha lanzado con éxito otras pequeñas misiones de exploración).

GEMS fue una de las seis misiones Small Explorer seleccionadas en mayo de 2008 para el estudio de la Fase A del Programa Small Explorer (SMEX) de la NASA . ^{[ 8 ]} En junio de 2009, GEMS fue elegida para ser la segunda de estas misiones en avanzar a la Fase B, comenzando en octubre de 2010 para un lanzamiento en abril de 2014. ^{[ 6 ]}

El proyecto se completó y superó con éxito la Revisión de Requisitos del Sistema (SRR) en diciembre de 2010. ^{[ 9 ]}

GEMS no superó la revisión de confirmación realizada el 10 de mayo de 2012, lo que efectivamente canceló el proyecto. El equipo del proyecto tenía la intención de apelar la cancelación. ^{[ 10 ]}

El 7 de junio de 2012, la NASA anunció oficialmente la cancelación del proyecto GEMS. La misión debía lanzarse en julio de 2014 para estudiar agujeros negros y estrellas de neutrones, pero evaluaciones externas determinaron que el proyecto probablemente excedería su presupuesto. El costo estimado de GEMS era de 119 millones de dólares, sin incluir el vehículo de lanzamiento. El director de astrofísica de la NASA, Paul Hertz , afirmó que el desarrollo de la tecnología necesaria para el instrumento llevó más tiempo del previsto, lo que elevó el precio. ^{[ 11 ]}

La NASA continuó estudiando misiones de polarimetría de rayos X en 2015 para futuros observatorios del programa Explorer. ^{[ 3 ]}

La investigadora principal del proyecto GEMS fue la Dra. Jean H. Swank , del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA , en Greenbelt, Maryland .

• Programa Explorador

• Página principal del proyecto de la NASA
• Página principal de ciencia de la NASA
• Página principal de GEMS en Orbital Sciences
• Página principal de GEMS en la Universidad de Iowa. Archivada el 16 de mayo de 2010 en Wayback Machine.