Расширяя границы космических исследований с помощью рентгеновской поляриметрии - «Наука и техника»

Добавлено 26-апр-2022, 00:00 От Валентин

Тайны, скрывающиеся в бескрайних просторах космоса, интриговали человечество на протяжении многих веков. Изобретение оптического телескопа в 17 веке позволило людям увидеть звезды, которые казались просто мерцающими точками на ночном небе. Благодаря научным инновациям в течение следующих четырех столетий мы можем запускать телескопы в космос, чтобы лучше рассмотреть астрономические объекты и даже изучить их на длинах волн за пределами видимого спектра. Одной из таких экспедиций в космос является запущенный НАСА 9 декабря 2021 года исследовательский аппарат Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE).
IXPE — это космическая обсерватория, разработанная в сотрудничестве с Итальянским космическим агентством (ASI). Она состоит из трех одинаковых телескопов, в фокусе каждого из которых находится рентгеновский детектор, чувствительный к поляризации света. С их помощью IXPE может исследовать некоторые из самых ярких космических рентгеновских источников в нашей Вселенной, таких как пульсары, черные дыры и нейтронные звезды. Благодаря двухлетней базовой миссии, IXPE начнет с изучения десятков источников рентгеновского излучения в первый год, за которым последуют более детальные наблюдения выбранных объектов во второй год.
Задуманный в 2017 году, этот многонациональный проект стал реальностью в 2021 году благодаря участию нескольких космических агентств, которые объединились для реализации различных аспектов миссии. В статье, опубликованной недавно в журнале Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, содержится подробное описание оптики и детекторов IXPE и научных целей миссии.
IXPE был запущен на ракете Falcon 9 из Космического центра имени Кеннеди на экваториальную орбиту высотой 600 км. Эта орбита была выбрана для снижения фона заряженных частиц, максимального продления срока службы обсерватории и обеспечения регулярной загрузки данных на основную и резервную наземные станции (Кения и Сингапур, соответственно). Для поддержания ориентации в космосе обсерватория использует массив из 12 солнечных датчиков, трехосевой магнитометр и два звездных трекера.
Каждый телескоп в обсерватории IXPE состоит из зеркального модуля в сборе (MMA). ММА фокусирует рентгеновские лучи на чувствительные к поляризации детекторы (ДП), которые в свою очередь, помогают в определении энергии и положения, предоставляя информацию о времени и данные о чувствительности поляризации. Информация, собранная ДП, передается на блок обслуживания детекторов (DSU), который обрабатывает данные и передает их на землю. Легкая штанга с катушкой развертывается после запуска для обеспечения правильного фокусного расстояния и совмещения ММА с ДП. Кроме того, на борту имеется механизм наклона и поворота, который также может использоваться для совмещения зеркал с детекторами.
После начальных этапов юстировки и калибровки IXPE начал свою базовую миссию, предоставляя высококачественные поляризационные данные от различных источников. Первые данные об изображениях были получены в феврале. Команда IXPE ожидает, что наиболее яркие ранние изображения, скорее всего, будут получены от остатков сверхновых (сверхновая, которая излучает большую часть своего излучения от оболочки ударного материала). Они считают, что IXPE также сможет получить изображения активных галактик, галактического центра галактики Млечный Путь и «блазаров» — типа галактик, испускающих мощные струи ионизированной материи и излучения. Это даст возможность еще больше расширить границы наблюдений, исследуя новые типы источников, представляющие особый интерес для получения физических знаний.
"Астрофизическое сообщество с нетерпением ждало появления этой возможности -IXPE открывает новое окно в рентгеновское небо, обеспечивая на порядки более высокую чувствительность, чем предыдущие рентгеновские поляриметры в космосе", — сказала Меган Экарт, заместитель редактора JATIS.
Чудо науки и техники, IXPE предоставит первую информацию о рентгеновской поляризации для многих астрономических источников. Благодаря самым современным телескопам и детекторам IXPE способен расширить горизонты наших знаний о Вселенной".

Тайны, скрывающиеся в бескрайних просторах космоса, интриговали человечество на протяжении многих веков. Изобретение оптического телескопа в 17 веке позволило людям увидеть звезды, которые казались просто мерцающими точками на ночном небе. Благодаря научным инновациям в течение следующих четырех столетий мы можем запускать телескопы в космос, чтобы лучше рассмотреть астрономические объекты и даже изучить их на длинах волн за пределами видимого спектра. Одной из таких экспедиций в космос является запущенный НАСА 9 декабря 2021 года исследовательский аппарат Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). IXPE — это космическая обсерватория, разработанная в сотрудничестве с Итальянским космическим агентством (ASI). Она состоит из трех одинаковых телескопов, в фокусе каждого из которых находится рентгеновский детектор, чувствительный к поляризации света. С их помощью IXPE может исследовать некоторые из самых ярких космических рентгеновских источников в нашей Вселенной, таких как пульсары, черные дыры и нейтронные звезды. Благодаря двухлетней базовой миссии, IXPE начнет с изучения десятков источников рентгеновского излучения в первый год, за которым последуют более детальные наблюдения выбранных объектов во второй год. Задуманный в 2017 году, этот многонациональный проект стал реальностью в 2021 году благодаря участию нескольких космических агентств, которые объединились для реализации различных аспектов миссии. В статье, опубликованной недавно в журнале Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, содержится подробное описание оптики и детекторов IXPE и научных целей миссии. IXPE был запущен на ракете Falcon 9 из Космического центра имени Кеннеди на экваториальную орбиту высотой 600 км. Эта орбита была выбрана для снижения фона заряженных частиц, максимального продления срока службы обсерватории и обеспечения регулярной загрузки данных на основную и резервную наземные станции (Кения и Сингапур, соответственно). Для поддержания ориентации в космосе обсерватория использует массив из 12 солнечных датчиков, трехосевой магнитометр и два звездных трекера. Каждый телескоп в обсерватории IXPE состоит из зеркального модуля в сборе (MMA). ММА фокусирует рентгеновские лучи на чувствительные к поляризации детекторы (ДП), которые в свою очередь, помогают в определении энергии и положения, предоставляя информацию о времени и данные о чувствительности поляризации. Информация, собранная ДП, передается на блок обслуживания детекторов (DSU), который обрабатывает данные и передает их на землю. Легкая штанга с катушкой развертывается после запуска для обеспечения правильного фокусного расстояния и совмещения ММА с ДП. Кроме того, на борту имеется механизм наклона и поворота, который также может использоваться для совмещения зеркал с детекторами. После начальных этапов юстировки и калибровки IXPE начал свою базовую миссию, предоставляя высококачественные поляризационные данные от различных источников. Первые данные об изображениях были получены в феврале. Команда IXPE ожидает, что наиболее яркие ранние изображения, скорее всего, будут получены от остатков сверхновых (сверхновая, которая излучает большую часть своего излучения от оболочки ударного материала). Они считают, что IXPE также сможет получить изображения активных галактик, галактического центра галактики Млечный Путь и «блазаров» — типа галактик, испускающих мощные струи ионизированной материи и излучения. Это даст возможность еще больше расширить границы наблюдений, исследуя новые типы источников, представляющие особый интерес для получения физических знаний.