Японское космическое агентство JAXA совместно с NASA запустило 6 сентября 2023 года космический телескоп XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission). Команда миссии недавно представила научному сообществу первые данные, демонстрирующие возможности обсерватории после начала научных операций летом 2024 года.
XRISM способен обнаруживать рентгеновские лучи с энергией до 12 тысяч электрон-вольт. Будет изучать самые нагретые области Вселенной, массивные структуры и объекты с сильнейшей гравитацией. Для сравнения, энергия видимого света варьируется от 2 до 3 электрон-вольт.
Миссия снабжена двумя приборами: Resolve, микрокалориметрическим спектрометром, созданным NASA и JAXA, и Xtend, рентгеновским изобразителем, разработанным японскими специалистами. Среди недавно опубликованных данных после тестирования двух приборов — снимок скопления сотен галактик и спектр звездных остатков в соседней галактике.
Тестирование прибора Resolve
Система Resolve функционирует при температуре всего на несколько десятых градуса выше абсолютного нуля в контейнере с жидким гелием размером как холодильник. Когда рентгеновский луч попадает на детектор Resolve, имеющий размеры 6 x 6 пикселей, устройство нагревается пропорционально энергии луча. Измеряя энергию каждого отдельного рентгеновского луча, прибор дает ранее недоступные данные об источнике.
Рабочая группа миссии применила Resolve для исследования N132D, остатка сверхновой, являющегося одним из самых ярких объектов рентгеновского излучения в Большом Магеллановом Облаке — карликовой галактике на расстоянии около 160 тысяч световых лет в южном созвездии Золотая Рыба. Возраст расширяющегося остатка сверхновой примерно 3 тысячи лет. Его образовался, когда звезда массой в 15 раз больше массы Солнца исчерпала топливо, разрушилась и взорвалась.
Спектр, полученный с помощью Resolve, показывает пики, соответствующие кремнию, серой, кальцию, аргону и железу. Это самый подробный рентгеновский спектр объекта, когда-либо получаемый, и он предвещает невероятные научные открытия миссии во время проведения собственных исследований. Ученый проекта НАСА XRISM Брайан Уильямс пояснил:
«Эти элементы образовались в начальной звезде и распределились после её разрушения. Resolve позволит изучить форму этих линий с невероятной точностью, что даст возможность установить не только количество разных элементов, но и их температуру, плотность и скорость движения с исключительной детальностью. Таким образом, мы сможем получить полное представление о первоначальной звезде и её взрыве. «.
Тестирование прибора Xtend
Xtend — рентгеновский инструмент, дающий XRISM широкий обзор и возможность наблюдать область, превосходящую по размеру среднюю полнолуние почти на 60 %.
Команда миссии с помощью инструмента Xtend получила рентгеновское изображение скопления галактик Abell 2319, расположенного примерно в 770 миллионах световых лет от нас в созвездии Лебедя.
Спиральный объект Abell 2319 – пятое по яркости рентгеновское скопление в небе. В данный момент оно проходит крупное слияние. Диаметр скопления равен трём миллионам световых лет, что демонстрирует широкий угол обзора телескопа Xtend.
Ожидания от XRISM оказались выше всех ожиданий, однако возникла проблема.
Руководитель проекта NASA XRISM Лилиан Рейхенталь рассказала, что при разработке и постройке обсерватории команда стремилась добиться спектрального разрешения в 7 электронвольт с помощью прибора Resolve.
Запущенный на орбиту XRISM достиг разрешения в 5 электронвольт при помощи рентгеновского спектрометра. Благодаря этому каждый спектр, снятый XRISM, позволит составить более точные химические карты, чем предполагалось ранее.
Ученые утверждают, что Resolve функционирует превосходно. Проводит испытания, указывающие на перспективное развитие науки в будущем.
Возникла небольшая проблема с дверцей, открывающей детектор прибора Resolve. Дверь, предназначенная для защиты детектора перед запуском, не открылась, несмотря на несколько попыток. В текущем положении она блокирует низкоэнергетическое рентгеновское излучение, фактически прерывая миссию при 1700 электрон-вольт вместо запланированных 300 электрон-вольт.
Команда XRISM будет искать способ открыть дверь Resolve, которая, повезло, не привлекает внимания Xtend, и устранить возникшую проблему.