Imaging X-ray Polarimetry Explorer , обычно известный как IXPE или SMEX-14 , представляет собой космическую обсерваторию с тремя идентичными телескопами, предназначенными для измерения поляризации космических рентгеновских лучей черных дыр, нейтронных звезд и пульсаров. [6] Обсерватория, запущенная 9 декабря 2021 года, является результатом международного сотрудничества между NASA и Итальянским космическим агентством (ASI). Она является частью программы NASA Explorers, которая разрабатывает недорогие космические аппараты для изучения гелиофизики и астрофизики.
Миссия будет изучать экзотические астрономические объекты и позволит картографировать магнитные поля черных дыр , нейтронных звезд , пульсаров , остатков сверхновых , магнетаров , квазаров и активных ядер галактик . Высокоэнергетическое рентгеновское излучение из окружающей среды этих объектов может быть поляризовано — колеблясь в определенном направлении. Изучение поляризации рентгеновских лучей раскрывает физику этих объектов и может дать представление о высокотемпературных средах, где они создаются. [7]
Миссия IXPE была анонсирована 3 января 2017 года [6] и запущена 9 декабря 2021 года. [3] Международное сотрудничество было подписано в июне 2017 года, [1] когда Итальянское космическое агентство (ASI) взяло на себя обязательство предоставить детекторы рентгеновской поляризации . [7] Предполагаемая стоимость миссии и ее двухлетней эксплуатации составляет 188 миллионов долларов США (стоимость запуска — 50,3 миллиона долларов США). [8] [7] Целью миссии IXPE является расширение понимания высокоэнергетических астрофизических процессов и источников в поддержку первой научной цели NASA в астрофизике: «Узнать, как работает Вселенная». [1] Получая рентгеновскую поляриметрию и поляриметрические изображения космических источников, IXPE решает две конкретные научные задачи: определить процессы излучения и подробные свойства конкретных космических рентгеновских источников или категорий источников; и исследовать общие релятивистские и квантовые эффекты в экстремальных условиях. [1] [6]
В течение двухлетней миссии IXPE он будет изучать такие цели, как активные ядра галактик , квазары , пульсары , туманности пульсарного ветра , магнетары , аккрецирующие рентгеновские двойные системы , остатки сверхновых и Галактический центр . [4]
Космический корабль был построен компанией Ball Aerospace & Technologies . [1] Главным исследователем является Мартин С. Вайскопф из Центра космических полетов им. Маршалла НАСА ; он является главным научным сотрудником по рентгеновской астрономии в Центре космических полетов им. Маршалла НАСА и научным сотрудником проекта космического корабля Chandra X-ray Observatory . [7]
Другие партнеры включают Университет Макгилла , Массачусетский технологический институт (MIT), Университет Рома Тре , Стэнфордский университет , [5] OHB Italia [9] и Университет Колорадо в Боулдере . [10]
Технические и научные цели включают в себя: [3]
Космическая обсерватория оснащена тремя идентичными телескопами, предназначенными для измерения поляризации космических рентгеновских лучей . [6] Поляризационно-чувствительный детектор был изобретен и разработан итальянскими учеными из Национального института астрофизики (INAF) и Национального института ядерной физики (INFN) и совершенствовался в течение нескольких лет. [4] [11] [12]
Полезная нагрузка IXPE представляет собой набор из трех идентичных систем рентгеновской поляриметрии, установленных на общей оптической скамье и совмещенных с осью наведения космического корабля. [1] Каждая система работает независимо для обеспечения избыточности и включает в себя сборку зеркального модуля, который фокусирует рентгеновские лучи на чувствительный к поляризации детектор изображений, разработанный в Италии. [1] Фокусное расстояние 4 м (13 футов) достигается с помощью развертываемой стрелы.
Газовые пиксельные детекторы (GPD), [13] тип газового детектора с микроструктурой , полагаются на анизотропию направления излучения фотоэлектронов, создаваемых поляризованными фотонами, для измерения с высокой чувствительностью состояния поляризации рентгеновских лучей, взаимодействующих в газовой среде. [4] Карты поляризации, зависящие от положения и энергии, таких источников синхротронного излучения покажут структуру магнитного поля областей, испускающих рентгеновские лучи. Рентгеновская поляриметрическая визуализация лучше показывает магнитную структуру в областях сильного ускорения электронов. Система способна различать точечные источники из окружающего небулярного излучения или из соседних точечных источников. [4]
.jpg/1280px-IXPE_Launch_(NHQ202112090001).jpg)
IXPE был запущен 9 декабря 2021 года на SpaceX Falcon 9 ( B1061.5 ) с LC-39A в Космическом центре имени Кеннеди NASA во Флориде. Относительно небольшой размер и масса обсерватории значительно не дотягивают до обычной вместимости ракеты-носителя Falcon 9 компании SpaceX . Однако Falcon 9 пришлось потрудиться, чтобы вывести IXPE на правильную орбиту, поскольку IXPE предназначен для работы на почти точно экваториальной орбите с наклонением 0° . Запуская с мыса Канаверал , который расположен на 28,5° выше экватора , было физически невозможно запустить напрямую на экваториальную орбиту с наклонением 0,2°. Вместо этого ракете нужно было стартовать строго на восток на парковочную орбиту, а затем выполнить изменение плоскости или наклона один раз в космосе, когда космический корабль пересечет экватор. Для Falcon 9 это означало, что даже крошечный 330-килограммовый (730-фунтовый) IXPE, вероятно, все еще представлял около 20–30% от его максимальной теоретической производительности (1500–2000 кг (3300–4400 фунтов)) для такого профиля миссии, в то время как та же самая ракета-носитель в противном случае могла бы запустить около 15 000 кг (33 000 фунтов) на ту же 540-километровую (340 миль) орбиту, на которую нацеливалась IXPE, когда не требовалось смены плоскости, при этом возвращая на место первую ступень ускорителя. [14]
IXPE — первый спутник, предназначенный для измерения поляризации рентгеновских лучей из различных космических источников, таких как черные дыры и нейтронные звезды . Орбита, огибающая экватор, минимизирует воздействие рентгеновского инструмента на радиацию в Южно-Атлантической аномалии , регионе, где внутренний радиационный пояс Ван Аллена подходит ближе всего к поверхности Земли.
IXPE рассчитан на два года. [8] После этого его можно будет вывести из эксплуатации и свести с орбиты или предоставить ему более продолжительную миссию.
После запуска и развертывания космического корабля IXPE, NASA направило космический корабль на 1ES 1959+650, черную дыру, и SMC X-1, пульсар, для калибровки. После этого космический корабль наблюдал свою первую научную цель, Кассиопею A. Первое световое изображение Кассиопеи A было опубликовано 11 января 2022 года. [15] Планируется наблюдать 30 целей в течение первого года IXPE. [15]
IXPE связывается с Землей через наземную станцию в Малинди , Кения. Наземная станция принадлежит и управляется Итальянским космическим агентством. [15]
В настоящее время операции миссии IXPE контролируются Лабораторией физики атмосферы и космоса (LASP) . [16]
В мае 2022 года первое исследование IXPE намекнуло на возможность вакуумного двойного лучепреломления на 4U 0142+61 [17] [18] , а в августе другое исследование рассмотрело Центавр А, измеряющий низкую степень поляризации, предполагая, что рентгеновское излучение исходит из процесса рассеяния, а не возникает непосредственно из ускоренных частиц струи. [19] [20] В октябре 2022 года он наблюдал гамма-всплеск GRB 221009A , также известный как «Самый яркий за все время» (BOAT). [21] [22]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
