Yenilikçi X-ışını ıstakoz gözü görevi başlatılacak

Çin Bilimler Akademisi’nin (CAS) uzay aracı Einstein Probe, Ocak 2024’te fırlatılmaya hazır. Yüksek hassasiyete ve çok geniş görüşe sahip yeni nesil X-ışını cihazlarıyla donatılan bu görev, gökyüzünü araştıracak ve güçlü uzay patlamalarını araştıracak. Nötron yıldızları ve kara delikler gibi gizemli gök cisimlerinden gelen X-ışını ışığı.

Einstein Probe, CAS’ın Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve Almanya’daki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü (MPE) ile yürüttüğü bir işbirliğidir.

Bu misyonun geliştirilmesine ve bilimsel hedeflerinin tanımlanmasına katkıda bulunmanın karşılığında ESA, Einstein Probe’un gözlemlerinden elde edilen verilerin %10’una erişebilecek.

“Yenilikçi tasarımı sayesinde Einstein Probe, gökyüzünün geniş bir alanını bir bakışta izleyebiliyor. Bu sayede, bilinen gök cisimlerinden gelen X-ışını ışığının davranışını incelerken aynı zamanda birçok yeni kaynağı keşfedebiliyoruz. ESA’nın Einstein Prob Projesi Bilim Adamı Erik Kuulkers, “uzun süreler boyunca” diyor.

“Kozmos, en enerjik süreçleri araştıran tek laboratuvarımızdır. Einstein Sondası gibi görevler, bu süreçlere ilişkin anlayışımızı ilerletmek ve yüksek enerji fiziğinin temel yönleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için gereklidir.”

X-ışını gökyüzünü dikkatli bir şekilde izlemek

Geceleri gökyüzünde noktalar oluşturan ve takımyıldızları güvenilir bir şekilde işaretleyen yıldızların aksine, X-ışınlarında parlayan kozmik nesnelerin çoğu oldukça değişkendir. Sürekli olarak parlıyorlar ve kararıyorlar ve birçok durumda, uzun süreler boyunca (o zaman bunlara geçici denir) ya da kalıcı olarak kaybolmadan önce kısa bir süreliğine ortaya çıkıyorlar.

Çalkantılı kozmik olaylardan güç alan astronomik kaynaklardan gelen X-ışını ışığının ne olacağı tahmin edilemez. Yine de evrenimizdeki en gizemli nesnelerden ve olaylardan bazıları hakkında temel bilgiler taşır. X ışınları, nötron yıldızları arasındaki çarpışmalar, süpernova patlamaları, kara deliklerin veya aşırı yoğun yıldızların üzerine düşen madde veya bu tür egzotik ve gizemli nesnelerin etrafında dönen yanan malzeme disklerinden yüksek enerjili parçacıkların fışkırması ile ilişkilidir.

Einstein Probe, yeni kaynaklar keşfederek ve gökyüzünün her yerinde X-ışınlarında parlayan nesnelerin değişkenliğini izleyerek bu kozmik olaylara ilişkin anlayışımızı geliştirecek.

Yeni X-ışını kaynaklarını rutin olarak tespit etme yeteneği, yerçekimi dalgalarının kökenine ilişkin anlayışımızı ilerletmek için temel öneme sahiptir. İki nötron yıldızı veya kara delik gibi iki hiper-yoğun devasa nesne çarpıştığında, uzay-zamanın dokusunda kozmik mesafeler kat ederek bize ulaşan dalgalar yaratırlar.

Artık birçok Dünya dedektörü bu sinyali kaydedebiliyor ancak çoğu zaman kaynağın yerini tespit edemiyor. Eğer nötron yıldızları söz konusuysa, böyle bir ‘kozmik çarpışmaya’ ışık spektrumunda, özellikle de X-ışınlarında muazzam bir enerji patlaması eşlik ediyor. Einstein Sondası, bilim adamlarının bu kısa ömürlü olayları hızlı bir şekilde incelemesine olanak tanıyarak, Dünya’da gözlemlenen yerçekimsel dalga itkilerinin çoğunun kökenini belirlememize yardımcı olacak.

Uzayda ıstakoz gözleri

Einstein Probe uzay aracı, tüm bilimsel hedeflerine ulaşmak için yüksek hassasiyete ve gökyüzünün geniş alanlarını gözlemleme yeteneğine sahip yeni nesil araçlarla donatılmıştır: Geniş Alanlı X-ışını Teleskobu (WXT) ve Takip Teleskobu (WXT) X-ışını Teleskobu (FXT).

WXT, ıstakozun gözlerini taklit eden ve yenilikçi Micro Pore Optics teknolojisini kullanan optik modüler bir tasarıma sahiptir. Bu, cihazın tek çekimde 3600 derece kareyi (gök küresinin neredeyse onda biri) gözlemlemesini sağlar. Bu benzersiz yetenek sayesinde Einstein Probe, Dünya çevresindeki üç yörüngede (her bir yörünge 96 dakika sürer) neredeyse gece gökyüzünün tamamını dikkatle izleyebilir.

WXT tarafından tespit edilen yeni X-ışını kaynakları veya diğer ilginç olaylar daha sonra hedeflenir ve daha hassas FXT ile ayrıntılı olarak incelenir. En önemlisi, uzay aracı aynı zamanda Dünya’daki ve uzaydaki diğer dalga boylarında (radyodan gama ışınlarına) çalışan diğer teleskopları tetiklemek için yere bir uyarı sinyali iletecektir. Değerli çok dalga boylu verileri toplamak için hızlı bir şekilde yeni kaynağa işaret edecekler, böylece olayın daha kapsamlı bir şekilde incelenmesine olanak sağlayacaklar.

Avrupa katkısı

ESA, Einstein Probe’un bilimsel araçlarının geliştirilmesinde önemli bir rol oynamıştır. X-ışını dedektörlerinin ve WXT optiklerinin test edilmesi ve kalibre edilmesi için destek sağladı. ESA, MPE ve Media Lario (İtalya) işbirliğiyle FXT’nin iki teleskopundan birinin ayna düzeneğini geliştirdi.

FXT ayna düzeneği, ESA’nın XMM-Newton misyonunun ve eROSITA X-ışını teleskopunun tasarım ve teknolojisine dayanmaktadır. MPE, FXT’nin diğer teleskopunun ayna düzeneğine katkıda bulundu ve her iki FXT ünitesi için detektör modüllerini geliştirdi. ESA ayrıca sistemin istenmeyen elektronları dedektörlerden (elektron saptırıcı) uzaklaştırmasını da sağladı.

Görev boyunca ESA’nın yer istasyonları, verilerin uzay aracından indirilmesine yardımcı olmak için kullanılacak.

ESA’nın yüksek enerjili görev filosu

ESA’nın yüksek enerjili astronomiyi geliştirme konusunda uzun bir geçmişi var. XMM-Newton ve Integral, yirmi yılı aşkın bir süredir evreni X ışınları ve gama ışınlarıyla inceleyerek bu alanda büyük ilerlemeler sağlıyor. ESA ayrıca, Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) tarafından NASA ile işbirliği içinde yürütülen ve 2023 yazında başlatılan X-Ray Görüntüleme ve Spektroskopi Misyonu’nda (XRISM) da yer alıyor.

Erik, “Einstein Probe’un yetenekleri, diğer görevlerin mümkün kıldığı bireysel kozmik kaynaklara ilişkin derinlemesine çalışmaları son derece tamamlayıcı niteliktedir” diyor. “Bu X-ışını araştırmacısı aynı zamanda ESA’nın şu anda üzerinde çalışılan ve şimdiye kadar inşa edilmiş en büyük X-ışını gözlemevi olacak olan NewAthena misyonunun ideal öncüsüdür.”