Японська космічна обсерваторія XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) представила перший погляд на безпрецедентні дані, які вона збиратиме, коли пізніше цього року буде розпочато наукові спостереження. Наукова група обсерваторії опублікувала знімок скупчення із сотень галактик і спектри залишків зір у сусідній галактиці, що дають науковцям докладний погляд на хімічний склад цих об’єктів.
«XRISM надасть міжнародній науковій спільноті новий погляд на невидиме рентгенівське небо», — сказав Річард Келлі (Richard Kelley), головний дослідник XRISM у Центрі космічних польотів NASA імені Ґоддарта в Грінбелті, штат Меріленд. «Ми не тільки побачимо рентгенівські зображення цих джерел, але й вивчимо їхній склад, рух і фізичний стан».
Місію XRISM (вимовляється як «crism») очолює Японське агентство аерокосмічних досліджень (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) у співпраці з NASA. Внесок у місію зробило також Європейське космічне агентство (European Space Agency, ESA). Космічний апарат стартував 6 вересня 2023 року.
Його призначено для виявлення рентгенівського випромінювання з енергією до 12 000 електронвольт. Це дасть змогу вивчати найгарячіші райони Всесвіту, найбільші структури та об’єкти з найсильнішою гравітацією. Для порівняння, енергія видимого світла становить від 2 до 3 електронвольт.
На облавку зонда встановлено два інструменти, Resolve і Xtend, кожен з яких міститься в центрі рентгенівського дзеркала, розробленого та виготовленого в Ґоддарді.
Інструмент Xtend, встановлений на облавку XRISM, зафіксував скупчення галактик Abell 2319 в рентгенівських променях. Їх показано фіолетовим кольором. Білою рамкою показано протяжність детектора. Тло світлини — це наземне зображення, яке показує ділянку неба у видимому світлі. Авторські права на зображення: JAXA/NASA/XRISM Xtend; тла — DSS. Фото з сайту https://phys.org.
Приймач (детектор) Resolve — це мікрокалориметричний спектрометр, розроблений NASA та JAXA. Він працює при температурі лише на частку градуса вище абсолютного нуля всередині контейнера з рідким гелієм розміром з холодильник.
Коли рентгенівський промінь потрапляє на детектор Resolve розміром 6 на 6 пікселів, він нагріває пристрій на величину, пов’язану з його енергією. Вимірюючи енергію кожного рентгенівського випромінювання, прилад надає раніше недоступну інформацію про джерело.
Наукова група місії використовувала Resolve для вивчення N132D, залишку наднової та одного з найяскравіших джерел рентгенівського випромінювання у Великій Магеллановій Хмарі, карликовій галактиці приблизно за 160 000 світлових років від Землі в напрямку на південне сузір’я Золота Риба. Вік залишків, що розширюються, за оцінками астрономів становить приблизно 3000 років. Вони утворилися, коли зоря, маса якої приблизно в 15 разів перевищувала масу Сонця, вичерпала паливо, зруйнувалася та вибухнула.
Спектр, отриманий за допомогою детектора Resolve, показує піки, пов’язані з кремнієм, сіркою, кальцієм, аргоном і залізом. Це найдетальніший рентгенівський спектр об’єкта, який коли-небудь отримували астрономи. Він демонструє неймовірну науку, яку робитиме місія, коли пізніше в 2024 році почнуться регулярні спостереження.
«Ці елементи були створені в зорі, а потім потрапили в міжзоряний простір, коли вона вибухнула як наднова», — сказав Браян Вільямс (Brian Williams), науковий співробітник проєкту NASA XRISM у Ґоддарді.
Інструмент Resolve на облавку XRISM зібрав дані від залишку наднової N132D у Великій Магеллановій Хмарі, щоб створити найдетальніший рентгенівський спектр об’єкта, який коли-небудь отримували астрономи. У спектрі видно максимуми випромінювання, пов’язаного з кремнієм, сіркою, аргоном, кальцієм і залізом. На вставці праворуч показано зображення N132D, зроблене інструментом Xtend XRISM. Авторські права на зображення: JAXA/NASA/XRISM Resolve і Xtend. Фото з сайту https://phys.org.
«Resolve дасть нам змогу побачити форми цих ліній так, як це було неможливо раніше. Ми зможемо визначати не тільки велику кількість різних наявних елементів, але й їхні температури, щільність і напрямки руху з безпрецедентною точністю. У такий спосіб ми збиратимемо разом інформацію як про зорю-попередницю, так і наслідки її вибуху».
Другий інструмент XRISM, Xtend, — це рентгенівський сканер, розроблений JAXA. Він має велике поле зору, а тому дає змогу спостерігати ділянку неба приблизно на 60% більшу, ніж середній видимий розмір повного Місяця.
За допомогою Xtend отримано рентгенівське зображення Abell 2319 — багатого скупчення галактик на відстані приблизно 770 мільйонів світлових років від Землі в напрямку на північне сузір’я Лебедя. Це п’яте за яскравістю в рентгенівських променях скупчення галактик в якому нині відбувається велике злиття цих зоряних систем. Скупчення має 3 мільйони світлових років у поперечнику й це підкреслює широке поле зору Xtend.
«Навіть до завершення процесу введення в експлуатацію Resolve вже перевершує наші очікування», — сказала Ліліан Рейхенталь (Lillian Reichenthal), керівник проєкту NASA XRISM у центрі Ґоддарта. «Нашою метою було досягти спектральної роздільної здатності в 7 електрон-вольт за допомогою приладу, але тепер, коли він на орбіті, ми досягаємо 5. Це означає, що ми отримаємо ще детальніші хімічні дані з кожним спектром, який фіксує XRISM».
Це складене зображення показує залишок наднової N132D. Дані від рентгенівської обсерваторії «Чандра» позначено фіолетовим і зеленим кольором, а від Космічного телескопа імені Габбла — червоним. N132D є одним із найяскравіших залишків рентгенівського випромінювання у Великій Магеллановій Хмарі, сусідній карликовій галактиці. Авторські права на зображення: NASA/STScI/CXC/SAO, обробка Джуді Шмідт, CC BY-NC-SA. Фото з сайту https://phys.org.
Детектор Resolve працює і вже виконує захопливі наукові спостереження, попри проблему зі шторками апертури, що закривають його детектор. Шторки, призначені для захисту детектора перед запуском, не відчинилися, як було заплановано, після кількох спроб. Вони блокують низькоенергетичне рентгенівське випромінювання, фактично «обрізаючи» місію на 1700 електронвольт порівняно із запланованими 300.
Наукова група XRISM вивчає проблему та досліджує різні підходи до відкриття шторок. На роботу приймача Xtend це не впливає.
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
