SpaceX lansează telescopul IXPE NASA pentru a afișa imagini cu raze X ale universului

Un telescop spațial complet nou va dezvălui o vedere ascunsă a universului, care ar putea schimba înțelegerea noastră despre găurile negre, supernove și chiar natura universului însuși.

Nu Nu Acest.

O mare atenție este acordată luna aceasta telescopului spațial James Webb, de la NASA și Agenția Spațială Europeană, care este programată să se lanseze pe 22 decembrie. Dar un grup mai exclusivist de astronomi a urmărit cu entuziasm joi în timpul unei călătorii în spațiu din cel mai mic, dar și transformator, observator.

NASA a lansat misiunea Explorer’s X-ray Polarimetry, sau IXPE, pe o rachetă SpaceX Falcon 9 de la Centrul Spațial Kennedy din Florida, la ora 1 a.m. EDT. Costul navei spațiale este just 188 de milioane de dolari În comparație cu bugetul uriaș al lui James Webb 9,7 miliarde de dolari, este de așteptat să demonstreze o nouă formă de astronomie. Pentru prima dată, va prezenta polarimetria cu raze X pe orbită, o tehnologie care poate oferi astronomilor perspective pe care niciun alt telescop nu le poate egala.

„Ne oferă informații despre unele dintre cele mai neobișnuite și mai interesante lucruri din spațiu”, a spus Thomas Zurbuchen, administrator asociat pentru Direcția de misiune științifică a NASA.

IXPE (pronunțat „ix-pee” de către echipa misiunii) a fost pus pe orbită la 340 de mile deasupra Pământului după lansare. Telescopul își va petrece câteva săptămâni acolo pentru a-și desfășura instrumentele științifice și pentru a-și testa echipamentul, apoi își va începe misiunea de doi ani.

Razele X sunt o modalitate utilă de a observa universul. Emise de obiecte foarte energetice, ele permit astronomilor să sondeze evenimente – jeturi supraîncălzite în apropierea găurilor negre sau a exploziilor de stele, de exemplu – într-un mod în care alte lungimi de undă, cum ar fi lumina vizibilă, nu pot. Dar razele X pot fi studiate doar din spațiu, deoarece sunt absorbite în mare parte de atmosfera Pământului.

O varietate de telescoape și instrumente spațiale dedicate cu raze X au fost lansate pe orbită, în special Observatorul de raze X Chandra de la NASA și observatoarele XMM-Newton ale Agenției Spațiale Europene, care au fost lansate în 1999. Cu astfel de nave spațiale, oamenii de știință au dezvăluit că locurile de naștere ale stelelor din nebuloasele gazoase și a cartografiat răspândirea materiei întunecate în grupuri de galaxii, printre alte lucrări de pionierat.

The Utilizarea polarimetriei cu raze X în imagistica diferențiază IXPE de predecesorii săi. Dacă ați purtat vreodată o pereche de ochelari de soare polarizați, s-ar putea să știți că aceștia folosesc fante subțiri pentru a bloca lumina orizontală, dar întorcându-i în lateral blochează lumina verticală. Același principiu este utilizat în polarimetria cu raze X. Tehnologie Acesta va permite astronomilor să monitorizeze direcția mișcării undei a particulelor de raze X pe măsură ce sosesc, pentru a detecta direcția câmpurilor electrice și magnetice de intrare. Înarmați cu aceste date, astronomii pot aduna mai multe informații din razele X emise de fenomenele astrofizice.

În loc să observe pur și simplu razele X cu un singur instrument, nava spațială este de fapt trei telescoape separate, fiecare constând din 24 de oglinzi concentrice, la sfârșitul unui braț lung de 13 picioare, care se va extinde prin prima săptămână a telescopului în spațiu.

Odată cu sosirea razelor X, acestea vor fi Focalizat de fiecare telescop Pe trei detectoare de la capătul boom-ului. Fiecare detector conține un strat de heliu cu un diametru de 10 mm și un gaz numit dimetil eter sau DME. Acest lucru va dezvălui polarizarea razelor X, care vor face traiectorii de gaz atunci când se ciocnesc.

„Acești detectoare vor oferi o imagine a polarizării”, a spus Elisabetta Cavazzotti, manager de program la Agenția Spațială Italiană, care a proiectat detectoarele.

Au existat mai multe încercări de a efectua polarimetrie cu raze X în spațiu înainte, a declarat Martin Weisskov, investigatorul principal al misiunii la Centrul de Zbor Spațial Marshall al NASA. În 1971, Dr. Weisskov a luat parte la o misiune experimentală de succes care a condus la observații scurte ale polarizării cu raze X a Nebuloasei Crabului din galaxia noastră folosind o rachetă de sondare, care se îndreaptă în sus și în jos, dar nu intră pe orbită. Potrivit Dr. Weiskopf, o încercare ulterioară de a lansa un polarometru mai avansat la bordul navei spațiale sovietice Spectrum-X în anii 1990 a fost oprită de prăbușirea Uniunii Sovietice.

„Așteptăm de mult timp să avem jobul de polarizare”, a spus el.

Răbdarea lui și a altor cercetători au dat roade în 2017, când NASA IXPE selectat Ca parte a Programului Tinerii Exploratori.

În cei doi ani de la lansarea sa, nava spațială IXPE va observa peste 100 de ținte cosmice, inclusiv găuri negre, supernove și stele exotice.

Unul dintre scopurile telescopului este acela de a observa rotația găurilor negre relativ mici, care au o masă de aproximativ 10 ori mai mare decât masa soarelui nostru. Polarimetria cu raze X va putea explora efectele relativiste care apar în apropierea acestor găuri negre, deoarece unghiul de polarizare al fotonilor de raze X scăpați se va schimba pe măsură ce călătoresc prin spațiu-timp grav distorsionat cauzat de rotația găurii negre.

„Pentru prima dată putem încerca să măsurăm aceste distorsiuni”, a spus Adam Ingram, lector în astrofizică la Universitatea Newcastle din Anglia.

IXPE va examina, de asemenea, stele cu neutroni, nucleele rămase lăsate de stelele gigantice după ce s-au prăbușit. Oamenii de știință sunt interesați în special de pulsari, care orbitează rapid în jurul stelelor neutronice, și de magnetare, care sunt stele puternic magnetizate.

Concentrându-se pe magnetare, cercetătorii speră să vadă cât de stricte sunt legile fizicii. IXPE va putea investiga un efect numit lângă aceste stele Electrodinamica cuantică, sau QED, deoarece câmpurile magnetice extrem de puternice trebuie să provoace un nivel ridicat de polarizare în particulele de raze X emise.

„QED este fundamentul înțelegerii noastre a fizicii”, a spus Ilaria Caiso, cercetător de la Institutul de Tehnologie din California. „Dacă descoperim că acest lucru nu este adevărat, va revoluționa totul. Mă aștept să confirmăm acest efect.”

În altă parte, IXPE ne poate spune mai multe despre momentele după ce o stea a explodat, o supernova. Datele navei spațiale vor dezvălui modul în care materialul ejectat dintr-o supernovă interacționează cu mediul interstelar înconjurător în timp ce intră în el cu viteze extreme, creând o undă de șoc în față. Electronii pot trece apoi înainte și înapoi prin partea din față a șocului, un proces cunoscut sub numele de accelerare difuzivă a șocului.

„Este un proces foarte important în astronomie, dar nu înțelegem pe deplin detaliile”, a spus dr. Ingram. „Se crede că motivul din spatele strălucirii rămășițelor supernovei.”

Misiunea principală a IXPE este de așteptat să dureze doi ani. Dacă NASA extinde misiunea, a spus dr. Weiskopf, nava spațială ar putea dura aproape două decenii. Cu mai mult timp, astronomii pot studia alte ținte, cum ar fi Săgetătorul A*, gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei noastre. Căutând reflexii de raze X pe norii de gaz din apropierea găurii negre, aceștia pot căuta dovezi ale activității crescute a arcului A* în ultimele câteva secole.

„Norii nu ar fi atât de strălucitori pe cât par, decât dacă gaura neagră ar fi cu câteva sute de ani mai strălucitoare”, a spus dr. Weisskopf. „Puteți calcula cât durează până când razele X ajung în nor și revin înapoi spre noi. Este un experiment foarte dificil.”

În comparație cu super telescoape precum James Webb, IXPE poate fi relativ modest. Dar evidențiază amploarea astronomiei pe care o fac acum oamenii de știință și noile moduri în care sunt folosite mașinile avansate pentru a explora universul nostru.

Polarimetria cu raze X, odată ce o fereastră închisă în univers este deschisă – și odată cu ea, o serie de secrete ascunse vor fi deblocate.

„Este într-adevăr un nou mod de a privi cerul”, a spus dr. Zurbuchen.