Imaging рентгеновская поляриметрия Explorer , широко известная как IXPE или SMEX-14 , представляет собой космическую обсерваторию с тремя идентичными телескопами, предназначенную для измерения поляризации космических рентгеновских лучей черных дыр, нейтронных звезд и пульсаров. [6] Обсерватория, запущенная 9 декабря 2021 года, является результатом международного сотрудничества НАСА и Итальянского космического агентства (ASI). Это часть программы НАСА «Исследователи», которая разрабатывает недорогие космические корабли для изучения гелиофизики и астрофизики.
Миссия будет изучать экзотические астрономические объекты и позволит составить карту магнитных полей черных дыр , нейтронных звезд , пульсаров , остатков сверхновых , магнетаров , квазаров и активных ядер галактик . Высокоэнергетическое рентгеновское излучение из окружающей среды этих объектов может быть поляризованным – колебаться в определенном направлении. Изучение поляризации рентгеновских лучей раскрывает физику этих объектов и может дать представление о высокотемпературной среде, в которой они создаются. [7]
О миссии IXPE было объявлено 3 января 2017 года [6] и она была запущена 9 декабря 2021 года. [3] Соглашение о международном сотрудничестве было подписано в июне 2017 года, [1] когда Итальянское космическое агентство (ASI) взяло на себя обязательство предоставить рентгеновские снимки. детекторы поляризации . [7] Ориентировочная стоимость миссии и ее двухлетней эксплуатации составляет 188 млн долларов США (стоимость запуска — 50,3 млн долларов США). [8] [7] Целью миссии IXPE является расширение понимания астрофизических процессов и источников высоких энергий в поддержку первой научной цели НАСА в астрофизике: «Открыть, как устроена Вселенная». [1] Получая рентгеновскую поляриметрию и поляриметрические изображения космических источников, IXPE решает две конкретные научные задачи: определить радиационные процессы и подробные свойства конкретных космических источников рентгеновского излучения или категорий источников; и исследовать общие релятивистские и квантовые эффекты в экстремальных условиях. [1] [6]
В ходе двухлетней миссии IXPE он будет изучать такие цели, как активные ядра галактик , квазары , пульсары , пульсарные ветровые туманности , магнетары , аккрецирующие рентгеновские двойные системы , остатки сверхновых и Галактический центр . [4]
Космический корабль был построен компанией Ball Aerospace & Technologies . [1] Главный исследователь — Мартин К. Вайскопф из Центра космических полетов имени Маршалла НАСА ; он является главным научным сотрудником рентгеновской астрономии в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА и научным сотрудником рентгеновской обсерватории «Чандра» . [7]
Среди других партнеров — 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 изображений, установленных на общей оптической скамье и совмещенных с осью наведения космического корабля. [1] Каждая система работает независимо в целях резервирования и включает в себя узел зеркального модуля, который фокусирует рентгеновские лучи на поляризационно-чувствительный детектор изображения , разработанный в Италии. [1] Фокусное расстояние 4 м (13 футов) достигается за счет выдвижной штанги.
Газовые пиксельные детекторы (GPD), [13] тип газового детектора с микроструктурой , основаны на анизотропии направления излучения фотоэлектронов , создаваемых поляризованными фотонами, для измерения с высокой чувствительностью состояния поляризации рентгеновских лучей, взаимодействующих в газовой среде. [4] Карты поляризации таких источников синхротронного излучения, зависящие от положения и энергии , покажут структуру магнитного поля областей рентгеновского излучения. Рентгенополяриметрическое изображение лучше указывает на 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 корабле SpaceX Falcon 9 ( B1061.5 ) с космодрома LC-39A в Космическом центре НАСА Кеннеди во Флориде. Относительно небольшой размер и масса обсерватории далеко не соответствуют нормальной мощности ракеты- носителя SpaceX Falcon 9 . Однако Falcon 9 пришлось потрудиться, чтобы вывести IXPE на правильную орбиту, поскольку IXPE спроектирован 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 непосредственно на экваториальную орбиту 0,2°. Вместо этого ракете нужно было запуститься на восток на стояночную орбиту, а затем выполнить изменение плоскости или наклона один раз в космосе, когда космический корабль пересекал экватор. Для Falcon 9 это означало, что даже крошечный IXPE массой 330 кг (730 фунтов), вероятно, по-прежнему обеспечивал около 20–30% его максимальной теоретической производительности (1500–2000 кг (3300–4400 фунтов)) для такого профиля миссии, в то время как В противном случае та же самая ракета-носитель способна вывести около 15 000 кг (33 000 фунтов) на ту же орбиту 540 км (340 миль), на которую была нацелена IXPE, когда смена самолета не требуется, при этом восстанавливая ускоритель первой ступени. [14]
IXPE — первый спутник, предназначенный для измерения поляризации рентгеновских лучей от различных космических источников, таких как черные дыры и нейтронные звезды . Орбита, охватывающая экватор, сведет к минимуму воздействие радиации рентгеновского прибора 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 спустить с орбиты или дать ему расширенную миссию.
После запуска и развертывания космического корабля IXPE НАСА направило космический корабль на черную дыру 1ES 1959+650 и пульсар SMC X-1 для калибровки. После этого космический корабль наблюдал свою первую научную цель — Кассиопею А. Изображение Кассиопеи А, полученное при первом свете, было опубликовано 11 января 2022 года . [15] В течение первого года работы IXPE планируется наблюдать 30 целей. [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 изучало Центавр А, измеряя низкую степень поляризации, предполагая, что рентгеновское излучение исходит от процесс рассеяния, а не возникает непосредственно от 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 данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
