NASA/JAXA XRISM misyonu, X-ışını evrenine ilk bakışını ortaya koyuyor

Japonya liderliğindeki XRISM (X-ışını Görüntüleme ve Spektroskopi Misyonu) gözlemevi, bu yılın sonlarında bilimsel operasyonlar başladığında toplayacağı benzeri görülmemiş verilere ilk bakışı yayınladı.

Uydunun bilim ekibi, yüzlerce gökadadan oluşan bir kümenin ve komşu bir gökadadaki yıldız enkazının bir spektrumunun anlık görüntüsünü yayınladı; bu, bilim adamlarına onun kimyasal yapısına ayrıntılı bir bakış sağlıyor.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde XRISM’in ABD baş araştırmacısı Richard Kelley, “XRISM, uluslararası bilim camiasına gizli X-ışını gökyüzüne yeni bir bakış açısı sağlayacak” dedi. “Bu kaynakların yalnızca X-ışını görüntülerini görmekle kalmayacak, aynı zamanda bileşimlerini, hareketlerini ve fiziksel durumlarını da inceleyeceğiz.”

XRISM (“kriz” olarak telaffuz edilir), ESA’nın (Avrupa Uzay Ajansı) katkılarıyla birlikte NASA ile işbirliği içinde JAXA (Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı) tarafından yönetilmektedir. 6 Eylül 2023’te piyasaya sürüldü.

12.000 elektron volta kadar enerjiye sahip X ışınlarını tespit etmek üzere tasarlanan cihaz, evrenin en sıcak bölgelerini, en büyük yapılarını ve en güçlü yerçekimine sahip nesneleri inceleyecek. Karşılaştırma için, görünür ışığın enerjisi 2 ila 3 elektron volttur.

Misyonun, her biri Goddard’da tasarlanıp inşa edilen bir X-ışını Ayna Düzeneğinin odağında yer alan Resolve ve Xtend adlı iki cihazı var.

Resolve, NASA ve JAXA tarafından geliştirilen bir mikrokalorimetre spektrometresidir. Buzdolabı büyüklüğünde sıvı helyum kabının içinde mutlak sıfırın sadece bir derece üzerinde çalışıyor.

Bir X-ışını Resolve’nin 6 x 6 piksellik dedektörüne çarptığında, cihazı enerjisiyle orantılı bir miktarda ısıtır. Cihaz, her bir X-ışınının enerjisini ölçerek, kaynak hakkında daha önce mevcut olmayan bilgileri sağlar.

Görev ekibi, bir süpernova kalıntısı olan ve güney takımyıldızı Dorado’da yaklaşık 160.000 ışıkyılı uzaklıkta bir cüce galaksi olan Büyük Macellan Bulutu’ndaki en parlak X-ışını kaynaklarından biri olan N132D’yi incelemek için Resolve’yi kullandı. Genişleyen enkazın yaklaşık 3.000 yaşında olduğu tahmin ediliyor ve güneş kütlesinin kabaca 15 katı olan bir yıldızın yakıtının bitmesi, çökmesi ve patlaması sonucu oluştu.

Resolve spektrumu silikon, kükürt, kalsiyum, argon ve demir ile ilişkili zirveleri gösterir. Bu, nesnenin şimdiye kadar elde edilen en ayrıntılı X-ışını spektrumudur ve 2024’ün sonlarında düzenli operasyonlar başladığında misyonun ne kadar bilimsel bir çalışma yürüteceğini göstermektedir.

NASA’nın Goddard’daki XRISM proje bilimcisi Brian Williams, “Bu elementler orijinal yıldızda dövüldü ve daha sonra bir süpernova olarak patladığında yok olup gitti” dedi.

“Resolve, bu çizgilerin şekillerini daha önce hiç mümkün olmayan bir şekilde görmemize olanak tanıyacak ve yalnızca mevcut çeşitli elementlerin bolluğunu değil, aynı zamanda sıcaklıklarını, yoğunluklarını ve hareket yönlerini de benzeri görülmemiş bir hassasiyetle belirlememize olanak tanıyacak. orada orijinal yıldız ve patlama hakkındaki bilgileri bir araya getirebiliriz.”

XRISM’in ikinci cihazı Xtend, JAXA tarafından geliştirilen bir X-ışını görüntüleyicidir. XRISM’e geniş bir görüş alanı sağlayarak dolunayın ortalama görünen boyutundan yaklaşık %60 daha büyük bir alanı gözlemlemesine olanak tanır.

Xtend, kuzeydeki Kuğu takımyıldızında yaklaşık 770 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan zengin bir gökada kümesi olan Abell 2319’un X-ışını görüntüsünü yakaladı. Gökyüzündeki en parlak beşinci X-ışını kümesidir ve şu anda büyük bir birleşme olayından geçmektedir.

Küme 3 milyon ışıkyılı genişliğindedir ve Xtend’in geniş görüş alanını vurgulamaktadır.

NASA’nın Goddard’daki XRISM proje yöneticisi Lillian Reichenthal, “Devreye alma sürecinin bitiminden önce bile, Resolve zaten beklentilerimizi aşıyor” dedi. “Hedefimiz, cihazla 7 elektron voltluk spektral çözünürlük elde etmekti, ancak şimdi yörüngede olduğuna göre 5 elektron volta ulaşıyoruz. Bu, XRISM’in yakaladığı her spektrumla daha da ayrıntılı kimyasal haritalar elde edeceğimiz anlamına geliyor.”

Resolve olağanüstü bir performans sergiliyor ve dedektörünü kaplayan açıklık kapısıyla ilgili bir soruna rağmen halihazırda heyecan verici bir bilim yürütüyor. Dedektörü fırlatmadan önce korumak için tasarlanan kapı, birkaç denemeden sonra planlandığı gibi açılmadı. Kapı, düşük enerjili X ışınlarını bloke ederek görevi planlanan 300 elektron volta kıyasla 1.700 elektron voltta etkili bir şekilde kesiyor.

XRISM ekibi anormalliği araştırmaya devam edecek ve kapıyı açmaya yönelik farklı yaklaşımları araştıracak. Xtend cihazı etkilenmez.