Місія NASA/JAXA XRISM відкриває свій перший погляд на рентгенівський космос

Очолювана Японією обсерваторія XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) представила перший погляд на безпрецедентні дані, які вона збиратиме, коли наукові операції почнуться пізніше цього року. Наукова група супутника опублікувала знімок скупчення із сотень галактик і спектра уламків зірок у сусідній галактиці, що дає вченим детальний погляд на його хімічний склад.

«XRISM надасть міжнародній науковій спільноті новий погляд на приховане рентгенівське небо», — сказав Річард Келлі, головний дослідник XRISM у Центрі космічних польотів NASA Goddard у Грінбелті, штат Меріленд. «Ми не тільки побачимо рентгенівські зображення цих джерел, але й вивчимо їхній склад, рух і фізичний стан».

XRISM (вимовляється як «crism») очолює JAXA (Японське агентство аерокосмічних досліджень) у співпраці з NASA разом із внеском ESA (Європейського космічного агентства). Він був запущений 6 вересня 2023 року.

Він призначений для виявлення рентгенівського випромінювання з енергією до 12 000 електронвольт і вивчатиме найгарячіші регіони Всесвіту, найбільші структури та об’єкти з найсильнішою гравітацією. Для порівняння, енергія видимого світла становить від 2 до 3 електронвольт.

У місії є два інструменти, Resolve і Xtend, кожен з яких знаходиться в центрі рентгенівського дзеркала, розробленого та виготовленого в Годдарді.

Resolve — мікрокалориметричний спектрометр, розроблений NASA та JAXA. Він працює лише на частку градуса вище абсолютного нуля всередині контейнера з рідким гелієм розміром з холодильник.

Коли рентгенівський промінь потрапляє на детектор Resolve 6 на 6 пікселів, він нагріває пристрій на величину, пов’язану з його енергією. Вимірюючи енергію кожного рентгенівського випромінювання, прилад надає раніше недоступну інформацію про джерело.

Команда місії використовувала Resolve для вивчення N132D, залишку наднової та одного з найяскравіших джерел рентгенівського випромінювання у Великій Магеллановій Хмарі, карликовій галактиці приблизно за 160 000 світлових років від нас у південному сузір’ї Доради. Вік уламків, що розширюються, оцінюється приблизно в 3000 років, і вони утворилися, коли зірка, маса якої приблизно в 15 разів перевищує масу Сонця, втратила паливо, зруйнувалася та вибухнула.

Спектр Resolve показує піки, пов’язані з кремнієм, сіркою, кальцієм, аргоном і залізом. Це найдетальніший рентгенівський спектр об’єкта, який коли-небудь був отриманий, і демонструє неймовірну науку, яку місія зробить, коли регулярні операції почнуться пізніше в 2024 році.

«Ці елементи були створені в оригінальній зірці, а потім вибухнули, коли вона вибухнула як наднова», — сказав Браян Вільямс, науковий співробітник проекту NASA XRISM у Годдарді.

«Resolve дозволить нам побачити форми цих ліній так, як це було неможливо раніше, дозволяючи нам визначати не тільки велику кількість різних присутніх елементів, але і їхні температури, щільність і напрямки руху з безпрецедентною точністю. там ми можемо зібрати разом інформацію про оригінальну зірку та вибух».

Другий інструмент XRISM, Xtend, є рентгенівським сканером, розробленим JAXA. Він дає XRISM велике поле зору, дозволяючи спостерігати за областю приблизно на 60% більшою, ніж середній видимий розмір повного місяця.

Xtend зробив рентгенівське зображення Abell 2319, насиченого скупчення галактик на відстані приблизно 770 мільйонів світлових років від нас у північному сузір’ї Лебедя. Це п’яте за яскравістю рентгенівське скупчення в небі, і зараз відбувається велике злиття.

Скупчення має 3 мільйони світлових років у поперечнику та підкреслює широке поле зору Xtend.

«Навіть до завершення процесу введення в експлуатацію Resolve вже перевершує наші очікування», — сказала Ліліан Рейхенталь, керівник проекту NASA XRISM у Goddard. «Нашою метою було досягти спектральної роздільної здатності в 7 електрон-вольт за допомогою приладу, але тепер, коли він на орбіті, ми досягаємо 5. Це означає, що ми отримаємо ще більш детальні хімічні карти з кожним спектром, який фіксує XRISM».

Resolve працює виключно і вже проводить захоплюючу науку, незважаючи на проблему з дверцятами апертури, що закривають його детектор. Двері, призначені для захисту детектора перед запуском, не відчинилися, як планувалося, після кількох спроб. Двері блокують низькоенергетичне рентгенівське випромінювання, фактично обриваючи місію на 1700 електронвольт порівняно із запланованими 300. Команда XRISM продовжить досліджувати аномалію та досліджує різні підходи до відкриття дверей. На інструмент Xtend це не впливає.