Космический телескоп XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), разработанный японским космическим агентством JAXA в сотрудничестве с NASA, был запущен 6 сентября 2023 года. Буквально на днях команда миссии представила научному сообществу первые данные, показывающие, на что будет способна обсерватория после начала научных операций летом 2024 года.
XRISM предназначен для обнаружения рентгеновских лучей с энергией до 12 000 электрон-вольт. Он будет изучать самые горячие области нашей Вселенной, крупнейшие структуры и объекты с самой сильной гравитацией. Для сравнения, энергия видимого света составляет от 2 до 3 электронвольт.
Миссия оснащена двумя приборами: Resolve, микрокалориметрическим спектрометром, разработанным NASA и JAXA, и Xtend, рентгеновским имиджером, разработанным японским агентством. Среди данных, опубликованных недавно после тестирования двух приборов, — снимок скопления сотен галактик и спектр звездных остатков в соседней галактике.
Тестирование прибора Resolve
Resolve работает при температуре всего на долю градуса выше абсолютного нуля, внутри контейнера с жидким гелием размером с холодильник. Когда рентгеновский луч попадает на детектор Resolve размером 6 x 6 пикселей, он нагревает устройство пропорционально своей энергии. Измеряя энергию каждого отдельного рентгеновского луча, прибор предоставляет ранее недоступную информацию об источнике.
Команда миссии использовала Resolve для изучения N132D, остатка сверхновой и одного из самых ярких источников рентгеновского излучения в Большом Магеллановом Облаке — карликовой галактике, расположенной на расстоянии около 160 000 световых лет в южном созвездии Золотая Рыба. Возраст расширяющегося остатка сверхновой оценивается примерно в 3 000 лет, он образовался, когда у звезды, масса которой в 15 раз больше массы Солнца, закончилось топливо, она разрушилась и взорвалась.
В спектре, полученном с помощью Resolve, видны пики, связанные с кремнием, серой, кальцием, аргоном и железом. Это самый подробный рентгеновский спектр объекта, который когда-либо был получен, и он демонстрирует невероятные научные результаты, которые получит миссия, когда начнутся собственно научные операции. Брайан Уильямс, ученый из проекта НАСА XRISM, пояснил:
«Эти элементы были сформированы в первоначальной звезде, а затем разлетелись при ее взрыве. Resolve позволит нам увидеть форму этих линий с невиданной ранее точностью, что позволит нам определить не только количество различных элементов, но и их температуру, плотность и направление движения с беспрецедентной точностью. Отсюда мы сможем собрать воедино информацию о первоначальной звезде и взрыве«.
Тестирование прибора Xtend
Xtend — это рентгеновский имиджер, который обеспечивает XRISM широким полем зрения, позволяя наблюдать область, примерно на 60 % превышающую средний видимый размер полной Луны.
С помощью Xtend команда миссии получила рентгеновское изображение Abell 2319, богатого скопления галактик на расстоянии около 770 миллионов световых лет в северном созвездии Лебедя.
Abell 2319 — пятое по яркости рентгеновское скопление в небе, которое в настоящее время переживает крупное слияние. Диаметр скопления составляет 3 миллиона световых лет, что подчеркивает широкое поле зрения Xtend.
Ожидания от XRISM превзошли все ожидания. Но есть проблема
Лилиан Рейхенталь, руководитель проекта NASA XRISM, объяснила, что при проектировании и строительстве обсерватории целью команды было достичь спектрального разрешения в 7 электронвольт с помощью прибора Resolve.
Теперь, когда XRISM находится на орбите, с помощью рентгеновского спектрометра было достигнуто разрешение в 5 электронвольт. Это означает, что с помощью каждого спектра, снятого XRISM, можно будет получить еще более подробные химические карты, чем планировалось изначально.
По словам ученых, Resolve работает исключительно хорошо. Он уже проводит тесты, которые предвещают очень интересную будущую научную деятельность.
Однако остается небольшая проблема с открывающейся дверцей, закрывающей детектор прибора Resolve. Дверь, предназначенная для защиты детектора перед запуском, не открылась, как ожидалось, несмотря на несколько попыток. В своем нынешнем положении она блокирует низкоэнергетическое рентгеновское излучение, фактически прерывая миссию при 1700 электрон-вольт по сравнению с запланированными 300 электрон-вольт.
Команда XRISM продолжит поиск решения, чтобы открыть дверь Resolve, которая, к счастью, не представляет собой интереса для Xtend, и решить проблему.