У суботу (26 серпня) розпочнеться масштабна місія рентгенівських спостережень, яка має на меті надати астрономам можливість побачити деякі з найбільш екстремальних, вибухонебезпечних і гарячих об’єктів і подій у Всесвіті. Місія X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), яка є результатом співпраці між NASA та Японським агентством аерокосмічних досліджень (JAXA) за підтримки Європейського космічного агентства (ESA), вивчатиме такі речі, як оболонки гарячого газу, що оточують скупчення галактик, і сильні спалахи з чорні діри-монстри. Його результати повинні допомогти вченим краще зрозуміти еволюцію Всесвіту.
«Рентгенівська астрономія дозволяє нам вивчати найенергетичніші явища у Всесвіті», — сказав у заяві Маттео Гуайнацці, науковий співробітник ESA проекту XRISM. «Це містить ключ до відповідей на важливі питання сучасної астрофізики: як еволюціонують найбільші структури у Всесвіті, як матерія, з якої ми в кінцевому підсумку складається, розподілялася в космосі і як галактики формуються масивними чорними дірами в їх центрах».
XRISM запускатиметься на одноразовій пусковій системі H-IIA (H-2A), яка експлуатується компанією Mitsubishi Heavy Industries (MHI) з космічного центру Танегасіма, Японія. Очікується, що він працюватиме щонайменше три роки.
Гуайнацці пояснив, що 8% часу спостережень, виділеного ESA від доступного часу роботи XRISM, допоможе сформувати міст між поточною місією космічного агентства XMM-Newton, яка провела 24 роки в космосі, збираючи рентгенівські дані, та Athena, встановленою на запуск наприкінці 2030-х років.
Бачити екстремальний Всесвіт у рентгенівських променях
У той час як астрономи навчилися бачити космічні об’єкти, такі як зірки та галактики, які випромінюють світло, пов’язане з видимою областю електромагнітного спектра, тобто розділом, який наші очі еволюціонували, щоб бачити, ці спостереження малюють лише частину ширшої космічної картини.
Космос також пронизаний електромагнітним випромінюванням, пов’язаним з низькоенергетичними інфрачервоними хвилями, які чудово вловлює космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), а також високоенергетичними рентгенівськими та гамма-променями.
Хоча ці рентгенівські промені невидимі для нашого ока, вони випромінюються такими речами, як газ, що ховається між зірками та галактиками, а також з екстремального та жорстокого середовища. Таким чином, їх вивчення може додати важливі деталі до нашого космічного гобелена Всесвіту.
Наприклад, однією з ключових функцій XRISM буде вивчення рентгенівських променів, що надходять від надгарячих масивних газових оболонок, які оточують скупчення галактик — одні з найбільших структур у відомому Всесвіті. Це повинно допомогти з вимірюванням маси цих кластерів, а також їхніх газових оболонок, що дозволить астрономам краще зрозуміти, як ці системи могли еволюціонувати.
Крім того, рентгенівське випромінювання газових оболонок може допомогти астрономам визначити, наскільки оболонки збагачені елементами, важчими за водень і гелій. Ці важчі елементи називаються «металами».
Склад металів важливо знати, тому що коли Всесвіт уперше почав заселятися зірками та галактиками, єдиними елементами, які існували у значних кількостях, були водень і гелій, а також невеликі частинки металів, як-от азот. Це було перше покоління зірок, які синтезували важчі елементи за допомогою ядерного синтезу водню та гелію у своїх ядрах.
Потім ці важкі елементи були розсіяні у космосі, коли перші зірки вибухнули як наднові наприкінці свого життя. Це збагатило газові хмари, що оточують галактики, металами. Потім, коли надто щільні ділянки цих хмар розпалися, щоб народити друге покоління зірок, вони дали ще більше зірок, багатих на метал.
XRISM зможе вимірювати енергію рентгенівських фотонів високої енергії або легких частинок за допомогою інструменту Resolve. Майбутня місія ESA Athena включатиме подібний пристрій, який буде інформуватися про те, як Resolve працює з XRISM.
Resolve дозволить астрономам з високою точністю вимірювати температуру та швидкість гарячих газів, які спостерігає місія. Крім того, картографуючи метали в цих хмарах за допомогою рентгенівського випромінювання, XRISM може допомогти вченим краще визначити, як відбувався процес збагачення зіркових металів протягом останніх 13,8 мільярда років космічної історії. Інноваційне рентгенівське дослідження XRISM також допоможе фізикам дізнатися більше про деякі фундаментальні космічні явища. Джерело