Wydrukuj tę stronę
04
grudzień

Nowy teleskop kosmiczny obserwujący w X-Rey gotowy do startu! Misja IXPE startuje 9 grudnia!

Napisane przez 
Dział: Astronomia

Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE), którego wystrzelenie zaplanowano na 9 grudnia 2021 r. Będzie to pierwszy satelita NASA poświęcony pomiarom promieniowania rentgenowskiego z wielu źródeł w kosmosie.

 

IXPE będzie badać polaryzację światła rentgenowskiego z niektórych najbardziej ekstremalnych obiektów we Wszechświecie, w tym czarnych dziur, martwych gwiazd znanych jako pulsary i innych. Polaryzacja jest właściwością światła, która zawiera wskazówki dotyczące tych ekstremalnych środowisk i pomaga naukowcom lepiej zrozumieć te tajemnicze zjawiska.


W przyszłym tygodniu NASA rozpocznie małą misję z ambitnym zadaniem: zajrzeć do niektórych z najbardziej brutalnych obiektów we wszechświecie w poszukiwaniu wskazówek, jak działają. Wykrywając, jak intensywne pola magnetyczne w zapadniętych gwiazdach i czarnych dziurach dopasowują lub polaryzują emitowane przez nie promieniowanie rentgenowskie, system Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE) może ujawnić, w jaki sposób te obiekty emitują promieniowanie w pierwszej kolejności. „Próbujemy tylko dowiedzieć się, w jaki sposób i tak wytwarzasz te promienie rentgenowskie”, mówi główny badacz Martin Weisskopf z NASA Marshall Space Flight Center.

„Społeczność czekała na to od dawna”, mówi x-astronom promieni Feryal Özel z University of Arizona, który nie jest częścią projektu. Weisskopf mówi, że orbitujące obserwatorium słoneczne 8 NASA, wystrzelone w 1975 roku, wykryło odrobinę spolaryzowanego promieniowania rentgenowskiego z jednego źródła, mgławicy Kraba. Od tego czasu pytania, na które mogłyby odpowiedzieć zdjęcia rentgenowskie, nagromadziły się,ale nie wyznaczono żadnej misji, aby je zmierzyć — po części dlatego, że dane z pierwszego czujnika sugerowały, że może być ich zbyt mało, aby badania były warte zachodu. Weisskopf mówi, że kilkakrotnie proponował dedykowane misje polarymetrii rentgenowskiej, zanim odniósł sukces z IXPE, misję o wartości 190 milionów dolarów, która ma wystartować 9 grudnia z Centrum Kosmicznego im. Kennedy'ego na Florydzie na rakiecie SpaceX Falcon 9.

 

 

Promienie rentgenowskie są emitowane, gdy gaz jest podgrzewany do setek milionów stopni Celsjusza i jonizowany w celu wytworzenia plazmy, kłębiącej się zupy elektronów i jonów. Zazwyczaj własne pola magnetyczne i elektryczne fotonów oscylują prostopadle do ich ścieżki, ale w losowych kierunkach. Jednak warunki magnetyczne w momencie ich narodzin lub interakcje podczas ich podróży mogą polaryzować fotony, zmuszając je do oscylacje w tej samej płaszczyzny.

IXPE spędzi co najmniej 2 lata na badaniu kosmicznego x-źródła z trzema identycznymi teleskopami — tańszymi niż jeden duży i gwaratujących prace nawet w razie uszkodzenia jednego teleskopu. Każdy teleskop jest cylindrem zawierającym dwa tuziny koncentrycznych powłok, które skupiają promienie rentgenowskie poprzez odbicia (promienie rentgenowskie przenikają standardowe zwierciadła teleskopu). Czujniki dostarczone przez Włoską Agencję Kosmiczną wykrywają x-promienie i ich polaryzacje w warstwie gazowego eteru dimetylowego. Promieniowanie rentgenowskie uderzające w atom gazu wybija elektron, który ma tendencję do wystrzeliwania w kierunku polaryzacji, pozostawiając widoczny ślad. Obrazowanie wielu śladów i ich rozprzestrzeniania się mówi obserwatorom, jak spolaryzowane jest światło i w jakim kierunku.

Pulsary są głównym celem IXPE. Te pozostałości martwych gwiazd wielkości miasta wirują szaleńczo, czasami setkiczy tysiące razy na sekundę, emitując wiązki fal radiowych, promieni rentgenowskich i innego promieniowania, które omiata Ziemię jak latarnia morska. Weisskopf mówi, że konkurencyjne teorie generowania wiązki sugerują, że promieniowanie rentgenowskie pochodzi z różnych miejsc na pulsarze: na całej jego powierzchni, na biegunach lub w jego atmosferze. Każda teoria przewiduje, że sygnał polaryzacji promieniowania rentgenowskiego powinien zmieniać się wraz z czasem trwania impulsów w sposób, w jaki IXPE powinien być w stanie je rozróżnić. „Uzyskamy wynik, o ile wystartujemy” – przewiduje Weisskopf.

 

 

Na celowniku misji znajdują się również magnetary, gwiezdne pozostałości, takie jak pulsary,ale z jeszcze silniejszymi polami magnetycznymi, 100 milionów razy silniejszymi niż jakikolwiek magnes wytworzony na Ziemi. Linie pola magnetycznego zmuszają szybko poruszające się elektrony do spiralnych ścieżek, powodując, że rozpryskują spolaryzowane promieniowanie rentgenowskie, znane jako promieniowanie synchrotronowe. Mierząc, jak zmienia się polaryzacja promieni rentgenowskich podczas wirowania magnetara,obserwatorzy będą mogli mapować geometrię pola na całym świecie – i obserwować sploty, które prowadzą do wybuchów erupcji. „Dzięki IXPE możemy naprawdę zobaczyć kierunek pola magnetycznego, skręconą magnetosferę”, mówi teoretyk Matthew Baring z Rice University.Polaryzacja może również ujawnić, jak głodna była supermasywna czarna dziura w centrum naszej Drogi Mlecznej w najnowszej historii. Gaz i pył wirujące wokół aktywnej, akrecyjnej czarnej dziury świecą jasno w promieniowaniu rentgenowskim, gdy są gwałtownie nagrzewane przez siły grawitacyjne w pobliżu horyzontu zdarzeń. X-promienie docierające teraz bezpośrednio z czarnej dziury Drogi Mlecznej są słabe, co sugeruje, że jest ona nieruchoma. Ale promienie rentgenowskie wyemitowane dawniej również mogły nadejść, podążając ścieżkami dogleg po rozproszeniu przez odległe chmury gazu. że rozpraszanie powinno odcisnąć polaryzację na promieniach rentgenowskich,znak, że przybyli z centrum galaktyki, a nie z samej chmury. „Jeśli spojrzymy na chmury i zobaczymy polaryzację, byłby to dymiący pistolet”, mówi astrofizyk Philip Kaaret z University of Iowa, który pracował nad konkurencyjną propozycją polarymetru, która przegrała z IXPE.Ich jasność może pokazać, czy czarna dziura była bardziej aktywna dziesiątki tysięcy lat temu.

Największym wyczynem IXPE może być pomoc w zrozumieniu mechaniki niezwykle potężnych dżetów wystrzeliwanych przez supermasywne czarne dziury w odległych galaktykach. Te strumienie wyrzucają materiał do 10 milionów światła-lat w kosmos — to 100 razy większa średnica Drogi Mlecznej. Naukowcy są przekonani, że pola generowane przez ubijanie naładowanych cząstek w dysku akrecyjnym łączą się z własnym polem magnetycznym czarnej dziury, kierując materiał i linie pola do dżetów, które wyrzucają z obu biegunów.

Inne teleskopy rentgenowskie widziałypromienie emitowane blisko korzenia dżetu, a naukowcy uważają, że za to odpowiedzialne jest promieniowanie synchrotronowe. Ale co napędza elektrony do prędkości zbliżonych do prędkości światła, gdy krążą wokół linii pola? Jedną z możliwości są fale uderzeniowe szybko poruszającej się plazmy. Innym jest ponowne połączenie magnetyczne, gdy napięte linie pola pękają i łączą się ponownie,uwalnianie energii, która może przyspieszać elektrony.

Pomiary polaryzacji przeprowadzone przez IXPE mogą dać wgląd w to, jak duży i chaotyczny jest ten obszar emisji oraz co przyspiesza elektrony. Mogą nawet pokazać, że oba procesy działają, mówi Baring. „To sprawia, że ​​przyroda jest bogatsza”, mówi, „i sprawia, że ​​teoretycy są zajęci”.

Dodatkowe informacje

  • Informacje o artykule: Brak
Wyświetlony 1003 razy Ostatnio zmieniany sobota, 04 grudzień 2021 10:07
Oceń ten artykuł
(0 głosów)
Krzysztof Ledwoń

Najnowsze od Krzysztof Ledwoń

Zaloguj się, by skomentować