Misja XRISM ma na celu zbadanie wysokoenergetycznych tajemnic wszechświata

JAXASatelita XRISM XRISM, który zostanie wystrzelony jeszcze w tym miesiącu, użyje instrumentu Resolve do analizy promieniowania rentgenowskiego, zapewniając bezprecedensowy wgląd w najbardziej aktywne obiekty we wszechświecie.

Nowy statek kosmiczny o nazwie XRISM (misja obrazowania rentgenowskiego i spektroskopii, dla której wymawiamy „Crism”) ma na celu rozdzielenie światła o wysokiej energii na ekwiwalent rentgenowskiej tęczy. Misja, kierowana przez JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), zrobi to za pomocą instrumentu o nazwie Rozwiązanie.

XRISM ma wystartować z japońskiego Centrum Kosmicznego Tanegashima 25 sierpnia 2023 r. (26 sierpnia w Japonii).

Spostrzeżenia naukowe i narzędzia

Richarda Kelly’ego, NASAGłówny badacz XRISM z Centrum Lotów Kosmicznych Goddard NASA w Greenbelt w stanie Maryland podkreśla znaczenie misji. Zauważył: „Resolve da nam nowe spojrzenie na niektóre z najbardziej aktywnych obiektów we wszechświecie, w tym czarne dziury, gromady galaktyk i następstwa eksplozji gwiazd. Dowiemy się więcej o tym, jak się zachowują i z czego są zbudowane” wykorzystując dane, które misja zbiera po starcie”.

Członkowie zespołu NASA i JAXA z japońskiego Centrum Kosmicznego Tsukuba skalibrowali pokazany tutaj instrument XRISM Resolve do ułamka stopnia powyżej zera absolutnego. Musieli wykonać te pomiary przed zainstalowaniem instrumentu na statku kosmicznym. Informacje uzyskane podczas kalibracji dokładnie opisują charakterystykę pracy Resolve, która jest niezbędna dla naukowców, którzy będą używać XRISM do badania wszechświata, gdy znajdzie się on w kosmosie. Źródło: JAXA

Resolve to efekt współpracy NASA i JAXA. Mierzy subtelne zmiany temperatury, które pojawiają się, gdy promienie rentgenowskie uderzają w detektor o wymiarach 6 na 6 pikseli. Aby zmierzyć ten niewielki wzrost i określić energię promieni rentgenowskich, detektor musi zostać schłodzony do około minus 460 F (minus 270 Celsjusz), tylko niewielki ułamek stopnia powyżej zero absolutne.

Urządzenie osiąga temperaturę roboczą po wieloetapowym procesie mechanicznego chłodzenia w pojemniku wielkości lodówki z ciekłym helem.

Od linii widmowych do kosmicznych objawień

Zbierając tysiące, a nawet miliony promieni rentgenowskich z kosmicznego źródła, Resolve może mierzyć widma obiektu w wysokiej rozdzielczości. Widma to pomiary natężenia światła w zakresie energii. Pryzmaty rozpraszają światło widzialne w różnych energiach, które najlepiej znamy jako kolory tęczy. Naukowcy używali pryzmatów we wczesnych spektrometrach do wyszukiwania linii widmowych, które pojawiają się, gdy atomy lub cząsteczki absorbują lub emitują energię.

Ten obraz pokazuje detektor w narzędziu Rozwiąż w XRISM. Źródło: NASA/XRISM/Caroline Kilburn

Astronomowie używają teraz spektrometrów dostrojonych do wszystkich rodzajów światła, aby poznać stany fizyczne, ruchy i skład ciał kosmicznych. Resolve wykona spektroskopię rentgenowską o energiach od 400 do 12 000 MeV, mierząc energie poszczególnych promieni rentgenowskich w celu utworzenia widma. (Dla porównania, energia światła widzialnego mieści się w zakresie od około 2 do 3 elektronowoltów).

Brian Williams, naukowiec projektu XRISM NASA z siedzibą w Goddard, podkreślił niezrównane możliwości misji: „Będą to najbardziej szczegółowe widma XRISM, jakie kiedykolwiek widzieliśmy dla niektórych zjawisk, które będziemy obserwować. Misja zapewni nam wgląd w niektóre z najtrudniejszych do zbadania miejsc, takich jak struktury wewnętrzne.” gwiazd neutronowych i dżetów cząstek o prędkości bliskiej światła, napędzanych przez czarne dziury w aktywnych galaktykach”.

Uzupełniające narzędzia i współpraca

Uzupełnieniem Resolve jest inne narzędzie o nazwie Xtend, innowacja JAXA. Xtend może pochwalić się jednym z największych pól widzenia ze wszystkich satelitów do obrazowania rentgenowskiego, jakie kiedykolwiek wystrzelono, z możliwością skanowania obszaru o około 60% większego niż średni pozorny rozmiar Księżyca w pełni.

Członek zespołu Lawrence Luzibon ze Stinger Ghaffarian Technologies, Inc. oraz Yang Song, naukowiec z University of Maryland, College Park, z latającymi lustrami w misji obrazowania rentgenowskiego i spektroskopii (XRISM). Ułożone naprzemiennie aluminiowe segmenty zwierciadeł — 1624 na zespół lusterka rentgenowskiego — skupiają nadchodzące promienie rentgenowskie dla satelitarnych instrumentów naukowych. Źródło: Goddard Space Flight Center NASA

Resolve i Xtend są oparte na dwóch identycznych zespołach luster rentgenowskich opracowanych w firmie Goddard.

XRISM to wspólna misja JAXA i NASA, z udziałem ESA (Europejska Agencja Kosmiczna). Wkład NASA obejmuje udział nauki Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej.