Рентгеновский снимок остатка сверхновой N132D, расположенного в центре Большого Магелланова Облака, получен при помощи прибора Xtend, установленного на японском космическом телескопе XRISM]
Японское космическое агентство JAXA совместно с NASA разработали космический телескоп XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), который был выведен на орбиту 6 сентября 2023 года. Недавно команда, работающая над миссией, предоставила научному сообществу первые результаты, демонстрирующие потенциал обсерватории после начала научных исследований летом 2024 года.
XRISM позволит регистрировать рентгеновское излучение с энергией, достигающей 12 000 электрон-вольт. С помощью этого прибора планируется исследовать наиболее горячие регионы Вселенной, самые масштабные структуры и объекты, обладающие наиболее сильной гравитацией. В качестве примера можно отметить, что энергия видимого света находится в диапазоне от 2 до 3 электронвольт.
Миссия включает два инструмента: Resolve, микрокалориметрический спектрометр, созданный NASA и JAXA, и Xtend, рентгеновский имиджер, разработанный японским агентством. Недавно опубликованные данные испытаний этих приборов включают в себя снимок скопления сотен галактик и спектр звездных остатков в расположенной поблизости галактике.
Тестирование прибора Resolve
Resolve функционирует при температурах, лишь на малую долю градуса превышающих абсолютный ноль, находясь внутри контейнера с жидким гелием, сопоставимого по размеру с холодильник. При попадании рентгеновского луча на детектор Resolve, состоящий из 6 x 6 пикселей, устройство нагревается в зависимости от энергии этого луча. Благодаря измерению энергии каждого отдельного рентгеновского луча, прибор предоставляет данные, ранее не доступные для получения о его источнике.
Для изучения N132D, остатка сверхновой и одного из наиболее интенсивных источников рентгеновского излучения в Большом Магеллановом Облаке, команда миссии применила инструмент Resolve. N132D – это карликовая галактика, находящаяся на расстоянии приблизительно 160 000 световых лет в южном созвездии Золотая Рыба. Предполагаемый возраст расширяющегося остатка сверхновой составляет около 3 000 лет. Он возник в результате коллапса и взрыва звезды, масса которой была в 15 раз больше массы Солнца.
При анализе спектра, полученного с помощью Resolve, были выявлены пики, соответствующие кремнию, серы, кальцию, аргону и железу. Это наиболее детализированный рентгеновский спектр объекта, полученный на данный момент, и он указывает на значительные научные открытия, которые будут достигнуты миссией после начала научных операций. Брайан Уильямс, ученый из проекта НАСА XRISM, пояснил:
«Эти элементы образовались внутри звезды на ранних этапах ее существования, а затем были выброшены в окружающее пространство во время взрыва. Resolve предоставит возможность детально изучить структуру этих линий с беспрецедентной ранее детализацией, что позволит установить не только состав различных элементов, но и определить их температуру, плотность и скорость движения с исключительной точностью. На основе полученных данных мы сможем реконструировать сведения о первоначальной звезде и произошедшем взрыве «.
Тестирование прибора Xtend
Xtend – это рентгеновский детектор, предоставляющий телескопу XRISM широкое поле обзора, что позволяет охватывать область, на 60% большую, чем средний видимый диаметр полной Луны.
Используя телескоп Xtend, исследователи получили рентгеновский снимок Abell 2319 — массивного скопления галактик, расположенного на расстоянии примерно 770 миллионов световых лет в созвездии Лебедя.
Abell 2319 — одно из самых ярких рентгеновских скоплений, занимающее пятое место по яркости. В настоящее время оно находится в стадии масштабного слияния. Диаметр этого скопления достигает 3 миллиона световых лет, что демонстрирует широкие возможности обзора, предоставляемые телескопом Xtend.
Результаты работы XRISM оказались лучше, чем предполагалось. Однако, возникла определенная сложность
Прибор Resolve был спроектирован для достижения спектрального разрешения в 7 электронвольт, как пояснила Лилиан Рейхенталь, руководитель проекта NASA XRISM.
Благодаря тому, что XRISM вышел на орбиту, рентгеновский спектрометр обеспечил разрешение в 5 электронвольт. Это позволит получать более детальные химические карты с каждого спектра, полученного с помощью XRISM, чем было предусмотрено первоначально.
Ученые утверждают, что Resolve демонстрирует отличную производительность. В настоящее время он проходит испытания, которые указывают на перспективные направления будущих научных исследований.
Несмотря на это, существует небольшая проблема с открывающейся дверцей, которая закрывает детектор прибора Resolve. Эта дверь, предназначенная для защиты детектора перед началом работы, не открылась, несмотря на предпринятые попытки. В текущем положении она препятствует прохождению низкоэнергетического рентгеновского излучения, что фактически прерывает миссию при 1700 электрон-вольт, в отличие от запланированных 300 электрон-вольт.
Специалисты XRISM продолжат разработку решения для открытия доступа к Resolve, что, к счастью, не актуально для Xtend, и устранения возникшей проблемы.