Przejdź do treści

Misja XRISM przedstawia pierwsze spojrzenie na kosmos w promieniach X

Pozostałość po supernowej N132D

Naukowcy z obserwatorium XRISM opublikowali pierwsze przewidywania na temat bezprecedensowych danych, jakie zgromadzą, gdy obserwacje rozpoczną się jeszcze w tym roku.

Zespół naukowy satelity XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) opublikował migawkę gromady setek galaktyk i widma gwiezdnego wraku w sąsiedniej galaktyce, co daje naukowcom szczegółowe spojrzenie na jej skład chemiczny.

XRISM zapewnia międzynarodowej społeczności naukowej nowe spojrzenie w promieniach X na ukryte dotąd aspekty nieba – powiedział Richard Kelley, główny badacz zespołu XRISM. Nie tylko zobaczymy zdjęcia rentgenowskie  źródeł promieniowania, ale także zbadamy ich skład, ruch i stan fizyczny.

Obserwatorium XRISM jest prowadzone przez JAXA (Japońską Agencję Badań Kosmicznych) we współpracy z NASA, wraz z wkładem Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Satelita został wystrzelony 6 września 2023 roku. Zaprojektowano go do wykrywania promieniowania rentgenowskiego o energii do 12 tysięcy elektronowoltów (eV) w celu badania najbardziej gorących obszarów Wszechświata, największych struktur oraz obiektów o największym natężeniu grawitacyjnym. Dla porównania, energia światła widzialnego mieści się w zakresie 2–3 eV.

Na pokładzie satelity umieszczono dwa instrumenty, Resolve i Xtend, z których każdy znajduje się w centrum zwierciadła rentgenowskiego zaprojektowanego i zbudowanego w Goddard Space Flight Center (GSFC).

Resolve to spektrometr opracowany przez NASA i JAXA, który działa w temperaturze zaledwie ułamka stopnia powyżej zera bezwzględnego wewnątrz pojemnika z ciekłym helem wielkości lodówki. Kiedy promieniowanie rentgenowskie uderza w detektor Resolve o rozdzielczości 6×6 pikseli, rozgrzewa urządzenie w stopniu odpowiadającym jego energii. Mierząc energię każdego pojedynczego strumienia promieniowania X, instrument dostarcza niedostępnych wcześniej informacji o jego źródle.

Zespół misji skorzystał z narzędzia Resolve do badania pozostałości po supernowej N132D – jednego z najjaśniejszych źródeł promieniowania rentgenowskiego w Wielkim Obłoku Magellana. Ta galaktyka karłowata znajduje się około 160 tysięcy lat świetlnych od naszej planety, w konstelacji Złotej Ryby. Szacuje się, że ukształtowała się około 3000 lat temu, gdy gwiazda o masie około 15 mas Słońca wyczerpała swoje paliwo, zapadła się, a następnie eksplodowała.

Widmo zarejestrowane przez Resolve wykazuje charakterystyczne piki związane z obecnością krzemu, siarki, wapnia, argonu i żelaza. To najbardziej szczegółowe widmo rentgenowskie obiektu, jakie dotychczas udało się uzyskać. Odkrycia te stanowią niezwykle cenne źródło wiedzy, która zostanie zgromadzona podczas misji, szczególnie gdy rutynowe działanie satelity rozpocznie się pod koniec 2024 roku.

Pierwiastki te zostały wytworzone w pierwotnej gwieździe, a następnie wyrzucone, gdy eksplodowała jako supernowa – powiedział Brian Williams, naukowiec projektu XRISM NASA w GSFC. Resolve pozwoli nam zobaczyć kształty tych linii w sposób nigdy wcześniej nieosiągalny, dzięki czemu będziemy mogli określić nie tylko obfitość różnych obecnych tam pierwiastków, ale także ich temperaturę, gęstość i kierunki ruchu – a wszystko z niespotykaną dotąd precyzją. Na tej podstawie możemy zebrać informacje o pierwotnej gwieździe i eksplozji.

Drugi instrument sondy XRISM, Xtend, to opracowana przez JAXA kamera rentgenowska. Daje ona XRISM duże pole widzenia, pozwalając na obserwację obszaru o około 60% większego niż średni pozorny rozmiar Księżyca w pełni. Xtend wykonał zdjęcie rentgenowskie Abell 2319 – bogatej gromady galaktyk oddalonej o około 770 milionów lat świetlnych w kierunku konstelacji Łabędzia. Jest to piąta najjaśniejsza gromada rentgenowska na niebie i obecnie przechodzi poważne zdarzenie fuzji. Gromada ta ma średnicę trzech milionów lat świetlnych i stanowi dowód na szerokie pole widzenia Xtend.

Jeszcze przed zakończeniem procesu uruchamiania Resolve przekracza nasze oczekiwania – powiedziała Lillian Reichenthal, kierownik projektu XRISM w GSFC. Naszym celem było osiągnięcie rozdzielczości spektralnej o wielkości 7 eV za pomocą tego instrumentu, ale teraz, gdy jest on na orbicie, osiągamy 5 eV. Oznacza to, że pozyskamy jeszcze bardziej szczegółowe mapy chemiczne z każdym widmem zarejestrowanym przez XRISM.

Resolve radzi sobie wyjątkowo dobrze i już prowadzi ekscytujące badania naukowe pomimo problemu z drzwiczkami przysłony zakrywającymi detektor. Drzwiczki, zaprojektowane w celu ochrony detektora przed wystrzeleniem, po kilku próbach nie otworzyły się zgodnie z planem. Mimo to, choć skutecznie blokują one promieniowanie rentgenowskie o niższej energii, co uniemożliwia realizację misji przy napięciu 1700 eV zamiast planowanych 300 eV, zespół XRISM będzie kontynuował badanie tej anomalii i rozważa różne metody otwarcia drzwiczek. Instrument Xtend pracuje natomiast zgodnie z planem.

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Więcej informacji:

Źródło: NASA

Na ilustracji: Pozostałość po supernowej N132D w centralnej części Wielkiego Obłoku Magellana. Źródło: Wstawka, JAXA/NASA/XRISM Xtend; tło, C. Smith, S. Points, zespół MCELS i NOIRLab/NSF/AURA

Reklama