Najnowsze oczy rentgenowskie NASA już otwarte i gotowe do odkryć. Po ponad miesiącu w kosmosie satelita Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) rozpoczął pracę i zaczął namierzać najgorętsze i najbardziej energetyczne obiekty we Wszechświecie.
IXPE, wspólny program NASA i Włoskiej Agencji Kosmicznej, jest pierwszym obserwatorium kosmicznym przeznaczonym do badania polaryzacji promieniowania rentgenowskiego pochodzącego z obiektów takich jak eksplodujące gwiazdy i czarne dziury. Polaryzacja mówi nam o tym, jak promieniowanie rentgenowskie jest zorientowane przestrzennie podczas swojej podróży przez przestrzeń kosmiczną. Rozpoczęcie obserwacji naukowych przez IXPE otwiera zatem nowy rozdział w astronomii rentgenowskiej.
IXPE wystartował w kosmos 9 grudnia 2021 roku na pokładzie rakiety Falcon 9. Trafił na orbitę położoną około 600 kilometrów nad ziemskim równikiem. Wysięgnik orbitalnego obserwatorium, który zapewnia mu odległość potrzebną do zogniskowania promieniowania rentgenowskiego na detektorach, został pomyślnie rozłożony 15 grudnia. Zespół IXPE spędził następne trzy tygodnie na sprawdzaniu możliwości manewrowania i ustawiania (kierowania na poszczególne obiekty) teleskopów.
W trakcie testów zespół skierował IXPE na dwa jasne cele kalibracyjne: 1ES 1959+650, napędzane czarną dziurą jądro galaktyki z dżetami wystrzeliwującymi daleko w przestrzeń kosmiczną, oraz SMC X-1 – pulsara, czyli szybko wirującą, martwą gwiazdę. Znana wcześniej jasność tych dwóch źródeł ułatwiła zespołowi naukowego IXPE sprawdzenie, skąd dokładnie i w jaki sposób promienie rentgenowskie padają na detektory satelity czułe na polaryzację, a następnie dokonanie niewielkich korekt w ustawieniu teleskopów.
11 stycznia IXPE rozpoczął obserwacje swojego pierwszego oficjalnego celu naukowego: słynnej Kasjopei A, pozostałości po wybuchu masywnej gwiazdy, która eksplodowała jako supernowa około 350 lat temu w naszej galaktyce. Supernowe są wypełnione energią magnetyczną i podczas wybuchu przyspieszają cząstki do prędkości bliskich prędkości światła, co czyni je idealnymi laboratoriami do badań ekstremalnej fizyki w przestrzeni kosmicznej.
IXPE dostarczy nowych informacji na temat pola magnetycznego w Kasjopei A, których nie jesteśmy obecnie w stanie uzyskać w żaden inny sposób. Dzięki badaniom polaryzacji promieniowania rentgenowskiego naukowcy będą mogli określić szczegółową strukturę i rozkład pola magnetycznego oraz wyznaczyć te miejsca, w których cząstki nabierają w nich największych prędkości.
Obserwacje Kasjopei A przez IXPE potrwają około trzech tygodni. Warto dodać, że same pomiary polaryzacji promieniowania X nie są proste. Wymagają zgromadzenia dużej ilości promieniowania, a dodatkowo obecne w nim również niespolaryzowane światło działa w tym przypadku jak szum tła. Wykrycie spolaryzowanego sygnału może zająć trochę czasu.
Na zdjęciu: Stacja odbioru danych satelitarnych (MAL-1) położona jest na północ od miasta Malindi (Kenia), we włoskim centrum kosmicznym Luigi Broglio. Źródło: ESA
IXPE przesyła dane naukowe kilka razy dziennie do stacji naziemnej obsługiwanej przez Włoską Agencję Kosmiczną w Malindi w Kenii. Dane te przepływają następnie do Centrum Operacyjnego IXPE w LASP (Laboratorium Fizyki Atmosfery i Przestrzeni Kosmicznej) na Uniwersytecie Colorado Boulder, a stamtąd do Centrum Operacyjnego IXPE w NASA Marshall, gdzie są przetwarzane i analizowane. Dane naukowe IXPE będą publicznie dostępne w Centrum Badań Naukowych Astrofizyki Wysokich Energii w Goddard Space Flight Center NASA. Zespół naukowy z Marshall koordynuje również prace prowadzone wraz z zespołem operacyjnym misji w LASP w celu planowania obserwacji naukowych.
Na zdjęciu: Centrum Operacyjne Misji w Laboratorium Fizyki Atmosfery i Przestrzeni Kosmicznej w Boulder. Źródło: Glenn Asakawa/CU
W ciągu pierwszego roku misji planuje się obserwacje ponad 30 obiektów. Satelita ma zbadać odległe supermasywne czarne dziury z energetycznymi dżetami. Inne zaplanowane cele misji to czarne dziury o masach gwiazdowych i różne typy gwiazd neutronowych, takich jak pulsary i magnetary. Zespół zarezerwował sobie również około miesiąca na obserwacje innych ciekawych obiektów, które mogą nagle pojawić się na niebie lub niespodziewanie pojaśnieć.
Czytaj więcej:
Źródło: NASA's Goddard Space Flight Center
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Pozostałość po supernowej Kasjopea A. Źródło: NASA/CXC/SAO
