Το τελευταίο τηλεσκόπιο ακτίνων Χ της NASA στέλνει την πρώτη εκπληκτική εικόνα ενός υπολείμματος σουπερνόβα

Το τηλεσκόπιο απεικόνισης ακτίνων Χ Explorer (IXPE) της NASA έστειλε την πρώτη του εικόνα πίσω στη Γη, δείχνοντας τα υπολείμματα ενός αστεριού που εξερράγη τον 17ο αιώνα.

Το διαστημικό παρατηρητήριο εκτοξεύτηκε στις 9 Δεκεμβρίου 2021 από το ακρωτήριο Κανάβεραλ της Φλόριντα με έναν πύραυλο SpaceX Falcon 9 σε χαμηλή τροχιά της Γης.

Πέρασε τον περασμένο μήνα βαθμονομώντας τα όργανα, προετοιμάζοντας την παρακολούθηση του υπολείμματος σουπερνόβα (SNR) στον αστερισμό Κασσιόπη Α.

Αυτό είναι το απομεινάρι ενός γιγάντιου άστρου 11.000 έτη φωτός μακριά, που πρωτοεμφανίστηκε τον 17ο αιώνα, με κρουστικά κύματα να σαρώνουν και να θερμαίνουν το περιβάλλον αέριο, με αποτέλεσμα γρήγορα σωματίδια κοσμικής ακτίνας που παράγουν μια φωτεινή λάμψη στο φως των ακτίνων Χ.

Το IXPE ενώνεται με το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra, ένα από τα σπουδαία διαστημικά παρατηρητήρια της NASA, που εκτοξεύτηκε το 1999, για να μελετήσει διάφορες πτυχές του φάσματος των ακτίνων Χ.

Μια κοινή προσπάθεια μεταξύ της NASA και της Ιταλικής Διαστημικής Υπηρεσίας, το IXPE είναι το πρώτο διαστημικό παρατηρητήριο αφιερωμένο στη μελέτη της πόλωσης των ακτίνων Χ που προέρχονται από αντικείμενα όπως οι σουπερνόβα και οι μαύρες τρύπες – έτσι κατευθύνεται το φως καθώς ταξιδεύει.

Η νέα εικόνα, που κυκλοφόρησε από τη NASA εγκαίρως για την Ημέρα του Αγίου Βαλεντίνου, περιέχει δεδομένα IXPE που εμφανίζονται ως μωβ μπάλα, επικαλυμμένα με δεδομένα από τον Chandra, με μπλε περίγραμμα.

Ο κορεσμός του μωβ χρώματος αντιστοιχεί στην ένταση του φωτός ακτίνων Χ που παρατηρείται από το IXPE και το μπλε δείχνει τα δεδομένα ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας.

Οι Chandra και IXPE, χρησιμοποιώντας διαφορετικούς τύπους ανιχνευτών, καταγράφουν διαφορετικά επίπεδα γωνιακής ανάλυσης ή ευκρίνειας – δίνοντας στους αστρονόμους και τους αστροφυσικούς μεγαλύτερα επίπεδα λεπτομέρειας, για να εξερευνήσουν καλύτερα αυτά τα ασυνήθιστα φαινόμενα.

Μετά την εκτόξευση του Chandra το 1999, η πρώτη της εικόνα ήταν επίσης η Κασσιόπη Α, ένα από τα φωτεινότερα αντικείμενα ακτίνων Χ στον αστερισμό της Κασσιόπης.

Η εικόνα που τράβηξε ο Chandra αποκάλυψε την παρουσία ενός συμπαγούς αντικειμένου στο κέντρο του υπολείμματος σουπερνόβα – πιθανότατα μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων.

Αυτά τα αντικείμενα, μαζί με σύννεφα φωτεινού αερίου και σκόνης, είναι τα υπολείμματα ενός τεράστιου αστεριού που έχει φτάσει στο τέλος της ωφέλιμης ζωής του.

Γνωστό και ως Cas A, το τεράστιο αστέρι που έριξε τα εξωτερικά του στρώματα, σχηματίζοντας ένα σύννεφο ακτίνων Χ, ανατινάχθηκε πριν από περισσότερα από 14.000 χρόνια, αλλά το φως έφτασε στη Γη πριν από περίπου 350 χρόνια, 11.090 έτη φωτός μακριά.

Οι σουπερνόβα γεμίζουν με μαγνητική ενέργεια και επιταχύνουν τα σωματίδια σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, καθιστώντας τα εργαστήρια για τη μελέτη της ακραίας φυσικής του διαστήματος.

«Η εικόνα IXPE της Κασσιόπης Α είναι τόσο ιστορική όσο η εικόνα Chandra του ίδιου υπολείμματος σουπερνόβα», δήλωσε ο Martin C. Weisskopf, κύριος ερευνητής του IXPE που εδρεύει στο Marshall Space Flight Center της NASA στο Huntsville της Αλαμπάμα.

Καταδεικνύει την ικανότητα της IXPE να αποκτά πρωτοφανείς νέες πληροφορίες για την Cassiopeia A, η οποία βρίσκεται επί του παρόντος υπό ανάλυση.

Η κύρια μέτρηση που θα κάνουν οι επιστήμονες με το IXPE ονομάζεται πόλωση, η οποία είναι ένας τρόπος να δούμε πώς κατευθύνεται το φως των ακτίνων Χ καθώς ταξιδεύει στο διάστημα.

Η πόλωση του φωτός περιέχει ενδείξεις για το περιβάλλον από το οποίο προήλθε το φως. Τα όργανα του IXPE μετρούν επίσης την ενέργεια, την ώρα άφιξης και τη θέση στον ουρανό των ακτίνων Χ από κοσμικές πηγές.

“Η εικόνα IXPE της Cassiopeia A είναι η Bellissima”, δήλωσε ο Paolo Sovita, Ιταλός κύριος ερευνητής για το IXPE στο Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (INAF) στη Ρώμη.

«Ανυπομονούμε να αναλύσουμε τα δεδομένα πολωμετρίας για να μάθουμε περισσότερα για τα υπολείμματα σουπερνόβα», πρόσθεσε ο ερευνητής.

«Η μέτρηση των πόλωσης ακτίνων Χ δεν είναι εύκολη», είπε ο Weisskov. “Πρέπει να συλλέξετε πολύ φως και το μη πολωμένο φως λειτουργεί σαν θόρυβος περιβάλλοντος. Μπορεί να χρειαστεί λίγος χρόνος για να ανιχνευθεί το πολωμένο σήμα.”

Τα δεδομένα IXPE που συλλέγει από την Cassiopeia A θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να δουν πώς η πόλωση ποικίλλει στο υπόλοιπο του σουπερνόβα.

Είναι περίπου 10 έτη φωτός σε διάμετρο, περισσότερο από τη διπλάσια απόσταση μεταξύ της Γης και του πλησιέστερου αστέρα μας, του Proxima Centauri.

Οι ερευνητές εργάζονται επί του παρόντος στα δεδομένα για να δημιουργήσουν τον πρώτο χάρτη πόλωσης ακτίνων Χ του αντικειμένου.

Αυτό θα αποκαλύψει νέες ενδείξεις για το πώς παράγονται οι ακτίνες Χ στην Κασσιόπη Α.

«Οι μελλοντικές εικόνες πόλωσης του IXPE θα πρέπει να αποκαλύψουν τους μηχανισμούς στην καρδιά αυτού του διάσημου κοσμικού επιταχυντή», δήλωσε ο Roger Romani, επιστημονικός συνεργάτης IXPE στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

Για να συμπληρώσουμε ορισμένες από αυτές τις λεπτομέρειες, έχουμε αναπτύξει μια μέθοδο για να κάνουμε τις μετρήσεις IXPE πιο ακριβείς χρησιμοποιώντας τεχνικές μηχανικής εκμάθησης. Ανυπομονούμε για το τι θα βρούμε καθώς αναλύουμε όλα τα δεδομένα.