Naukowcy z obserwatorium XRISM opublikowali pierwsze spojrzenie na bezprecedensowe dane, jakie zgromadzą, gdy prace naukowe rozpoczną się jeszcze w tym roku.
Zespół naukowy 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 na ukryte niebo rentgenowskie – powiedział Richard Kelley, główny badacz XRISM. Nie tylko zobaczymy zdjęcia rentgenowskie tych źródeł, ale także zbadamy ich skład, ruch i stan fizyczny.
XRISM jest prowadzony przez JAXA (Japońską Agencję Badań Kosmicznych) we współpracy z NASA, wraz z wkładem ESA. Został wystrzelony 6 września 2023 roku.
Zaprojektowany został do wykrywania promieniowania rentgenowskiego o energii do 12 000 elektronowoltów i ma na celu badanie najbardziej gorących obszarów Wszechświata, największych struktur oraz obiektów o największym natężeniu grawitacyjnym. Dla porównania, energia światła widzialnego mieści się w zakresie od 2 do 3 eV.
Misja obejmuje dwa instrumenty, Resolve i Xtend, z których każdy znajduje się w centrum zespołu zwierciadła rentgenowskiego zaprojektowanego i zbudowanego w Goddard Space Flight Center.
Resolve to spektrometr opracowany przez NASA i JAXA. Działa on w temperaturze zaledwie ułamka stopnia powyżej zera bezwzględnego wewnątrz pojemnika z ciekłym helem wielkości lodówki.
Kiedy promieniowanie rentgenowskie uderza w detektor Resolve o rozdzielczości 6x6 pikseli, rozgrzewa urządzenie w ilości odpowiadającej jego energii. Mierząc energię każdego pojedynczego promieniowania X, instrument dostarcza wcześniej niedostępnych informacji o 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 160 000 lat świetlnych od naszej planety, w konstelacji Złotej Ryby. Szacuje się, że starzejący się wrak powstał około 3000 lat temu, gdy gwiazda o masie około 15 mas Słońca wyczerpała swoje paliwo, zapadła się, a następnie eksplodowała.
Widmo 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 naukowej wiedzy, która zostanie zgromadzona podczas misji, szczególnie gdy rutynowe operacje rozpoczną 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 Goddard. Resolve pozwoli nam zobaczyć kształty tych linii w sposób nigdy wcześniej nieosiągalny, pozwalając nam określić nie tylko obfitość różnych obecnych pierwiastków, ale także ich temperatury, gęstości i kierunki ruchu 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 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 ma średnicę 3 milionów lat świetlnych i podkreśla szerokie pole widzenia Xtend.
Jeszcze przed zakończeniem procesu uruchamiania, Resolve przekracza nasze oczekiwania – powiedziała Lillian Reichenthal, kierownik projektu XRISM w NASA Goddard. Naszym celem było osiągnięcie rozdzielczości spektralnej 7 elektronowoltów za pomocą instrumentu, ale teraz, gdy jest on na orbicie, osiągamy 5 eV. Oznacza to, że otrzymamy 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 drzwiczki skutecznie blokują 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 pozostał nienaruszony.
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
