Yeni NASA Teleskopu Evrenin X-Işını Görüntülerini Sağlayacak

Yepyeni bir uzay teleskobu yakında kozmosun gizli bir görüntüsünü ortaya çıkaracak ve potansiyel olarak kara delikler, süpernovalar ve hatta evrenin kendisinin doğası hakkındaki anlayışımızı değiştirecek.

Hayır, o değil.

Bu ay, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı’ndan 22 Aralık’ta fırlatılacak olan James Webb Uzay Teleskobu’na çok dikkat ediliyor. daha küçük ama aynı zamanda dönüştürücü, gözlemevi.

NASA, Florida’daki Kennedy Uzay Merkezi’nden bir SpaceX Falcon 9 roketi üzerinde Görüntüleme X-ışını Polarimetri Gezgini veya IXPE görevini başlattı. m. Doğu. Uzay aracı, James Webb’in 9 dolarlık devasa bütçesine kıyasla sadece 188 milyon dolara mal oldu. 7 milyar ve yeni bir astronomi biçimi sergilemesi bekleniyor. İlk kez, astronomlara başka hiçbir teleskopun ulaşamayacağı içgörüler sunabilecek bir teknik olan yörüngede görüntüleme X-ışını polarimetrisini gerçekleştirecek.

NASA’nın bilim misyonu müdürlüğünün yardımcı yöneticisi Thomas Zurbuchen, “Bize uzaydaki en tuhaf ve heyecan verici nesnelerin bazıları hakkında bilgi veriyor” dedi.

IXPE (görev ekibi tarafından “ix-pee” olarak telaffuz edilir) fırlatıldıktan sonra Dünya’nın 340 mil yukarısındaki bir yörüngeye yerleştirildi. Teleskop, bilimsel araçlarını yerleştirmek ve ekipmanını test etmek için orada birkaç hafta geçirecek, ardından iki yıllık görevine başlayacak.

X-ışınları, evreni gözlemlemenin yararlı bir yoludur. Son derece enerjik nesnelerden yayılanlar, gökbilimcilerin olayları – örneğin kara deliklerin yakınındaki aşırı ısıtılmış jetler veya yıldız patlamaları – – görünür ışık gibi diğer dalga boylarının yapamayacağı şekilde araştırmasına izin verir. Ancak X ışınları, çoğunlukla Dünya’nın atmosferi tarafından emildikleri için yalnızca uzaydan incelenebilir.

Özellikle NASA’nın Chandra X-ray ve ESA’nın XMM-Newton gözlemevleri, her ikisi de 1999’da fırlatıldı. Bilim adamları, buna benzer uzay araçlarıyla, gaz halindeki yıldızların doğum yerlerini ortaya çıkardılar. nebulalar ve diğer öncü çalışmaların yanı sıra galaksi kümelerinde karanlık maddenin yayılmasının haritasını çıkardı.

Görüntüleme X-ışını polarimetrisinin kullanılması, IXPE’yi öncekilerden ayırır. Daha önce bir çift polarize güneş gözlüğü taktıysanız, yatay ışığı engellemek için ince yarıklar kullandıklarını, ancak yan çevirmenin dikey ışığı engellediğini biliyor olabilirsiniz. Aynı prensip X-ışını polarimetrisinde de kullanılır. Bu teknik, gökbilimcilerin X-ışını parçacıklarının geldikleri sırada dalga benzeri hareketlerinin yönünü gözlemlemelerine olanak tanıyacak ve gelen elektrik ve manyetik alanların yönünü ortaya çıkaracak. Bu verilerle donanan gökbilimciler, astrofiziksel olaylar tarafından yayılan X-ışınlarından daha fazla bilgi toplayabilirler.

X-ışınlarını tek bir aletle basitçe gözlemlemek yerine, uzay aracı aslında teleskopun ilk haftasında uzayacak olan 13 fit uzunluğundaki bir patlamanın sonunda her biri 24 eş merkezli ayna içeren üç ayrı teleskoptur. boşlukta.

X-ışınları geldiğinde, her bir teleskop tarafından bomun sonundaki üç dedektöre odaklanacaklar. Dedektörlerin her biri 10 milimetrelik bir helyum tabakası ve dimetil eter veya DME adı verilen bir gaz içerir. Bu, çarptıkları anda gazda iz bırakacak olan X-ışınlarının polarizasyonunu ortaya çıkaracaktır.

Dedektörleri tasarlayan İtalyan Uzay Ajansı’ndan bir program yöneticisi olan Elisabetta Cavazzuti, “Bu dedektörler kutuplaşmanın bir görüntüsünü sağlayacak” dedi.

NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki misyonun baş araştırmacısı Martin Weisskopf, daha önce uzayda X-ışını polarimetrisi yürütmek için birkaç girişimde bulunulduğunu söyledi. 1971’de Dr. Weisskopf, gökadamızdaki Yengeç bulutsusu üzerinde doğrudan yukarı ve aşağı giden ancak yörüngeye girmeyen bir sondaj roketi kullanarak kısa X-ışını polarizasyon gözlemleri gerçekleştiren başarılı bir deneysel görevde yer aldı. Dr. Weisskopf’a göre, 1990’larda Sovyet Spectrum-X uzay aracı üzerinde daha gelişmiş bir polarimetre fırlatma girişimi, Sovyetler Birliği’nin çöküşüyle ​​kesintiye uğradı.

Polarimetri görevine sahip olmak için uzun zamandır bekliyorduk, dedi.

NASA’nın Küçük Kaşifler programının bir parçası olarak IXPE’yi seçtiği 2017’de onun ve diğer araştırmacıların sabrının karşılığını aldı.

Fırlatıldıktan sonraki iki yıl içinde IXPE uzay aracı, kara delikler, süpernovalar ve egzotik yıldızlar dahil olmak üzere 100’den fazla kozmik hedefi gözlemleyecek.

Teleskopun bir amacı, güneşimizin kütlesinin yaklaşık 10 katı olan nispeten küçük kara deliklerin dönüşünü gözlemlemektir. X-ışını polarimetrisi, kaçan X-ışını fotonlarının polarizasyon açısının, büyük ölçüde çarpık uzay-zamanda seyahat ederken değişmesinin beklendiği bu kara deliklere çok yakın meydana gelen göreli etkileri araştırabilecektir. kara deliğin dönüşü.

İngiltere’deki Newcastle Üniversitesi’nde astrofizik öğretim görevlisi olan Adam Ingram, “İlk kez bu çarpıklıkları deneyip ölçebiliriz” dedi.

IXPE, dev yıldızların çökmesinden sonra geride kalan çekirdekler olan nötron yıldızlarını da araştıracak. Bilim adamları özellikle hızla dönen nötron yıldızları olan pulsarlar ve yüksek oranda manyetize edilmiş olan magnetarlarla ilgileniyorlar.

Araştırmacılar, magnetarlara odaklanarak fizik yasalarının ne kadar sağlam olduğunu görmeyi umuyorlar. IXPE, son derece güçlü manyetik alanların yayılan X-ışını parçacıklarında yüksek düzeyde bir polarizasyona neden olması gereken kuantum elektrodinamiği veya QED adı verilen bu yıldızların yakınında bir etkiyi araştırabilecektir.

California Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacı Ilaria Caiazzo, “QED, fizik anlayışımızın temelidir” dedi. “Doğru olmadığını tespit edersek, bu gerçekten her şeyi kökten değiştirirdi. Bu etkiyi onaylayacağımızı umuyorum. ”

Başka bir yerde, IXPE bize bir yıldızın patlamasından sonraki anlar hakkında daha fazla bilgi verebilir, bir süpernova. Uzay aracının verileri, bir süpernovadan fırlatılan malzemenin, aşırı hızlarda içine girerken çevreleyen yıldızlararası ortamla nasıl etkileştiğini ortaya çıkaracak ve bir şok cephesi yaratacaktır. Elektronlar daha sonra, yayılmalı şok ivmesi olarak bilinen bir süreç olan şok cephesi boyunca ileri geri geçebilirler.

“Astronomide çok önemli bir süreç ama detayları tam olarak anlamıyoruz” dedi Dr. Ingram. “Süpernova kalıntılarının neden parlak olduğunun arkasında olduğu düşünülüyor. ”

IXPE’nin birincil görevinin iki yıl sürmesi bekleniyor. Ancak Dr. Weisskopf, NASA görevi uzatırsa, uzay aracının yaklaşık yirmi yıl sürebileceğini söyledi. Daha fazla zamanla, gökbilimciler, galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik olan Sagittarius A* gibi diğer hedefleri inceleyebilirler. Kara deliğin yakınındaki gaz bulutları üzerindeki X-ışınlarının yansımalarını arayarak, son birkaç yüzyılda Sagittarius A*’nın artan aktivitesinin kanıtlarını arayabilirler.

Dr. Weisskopf, “Kara delik birkaç yüz yıl önce daha parlak olmasaydı, bulutlar göründükleri kadar parlak olmazdı,” dedi. “X-ışınlarının buluta gelip bize doğru sıçramasının ne kadar sürdüğünü hesaplayabilirsiniz. Bu çok zor bir deney. ”

James Webb gibi süper teleskoplarla karşılaştırıldığında, IXPE nispeten mütevazı olabilir. Ancak bilim insanlarının şu anda üstlenmekte olduğu astronominin genişliğini ve evrenimizi keşfetmek için gelişmiş makinelerin kullanıldığı yeni yolları vurgular.

Bir zamanlar kozmosta kapalı bir pencere olan X-ışını polarimetrisi açılıyor – ve onunla birlikte bir dizi gizli sırrın kilidi açılacak.

Dr. Zurbuchen, “Bu gerçekten gökyüzüne bakmanın yeni bir yolu” dedi.