Teleskopi i ri i NASA-s do të sigurojë pamje me rreze X të Universit

Një teleskop hapësinor krejt i ri do të zbulojë së shpejti një vizion të fshehur të kozmosit, duke transformuar potencialisht kuptimin tonë për vrimat e zeza, supernovat dhe madje edhe natyrën e vetë universit.

Jo, jo ai.

Shumë vëmendje po i kushtohet këtë muaj Teleskopit Hapësinor James Webb, nga NASA dhe Agjencia Evropiane e Hapësirës, ​​i cili do të nisë më 22 dhjetor. Por një kuadër më ekskluziv astronomësh e panë me emocion të enjten gjatë udhëtimit në hapësirë ​​të një observatori më i vogël, por edhe transformues.

NASA lëshoi ​​në orën 01:00 në lindje të një rakete SpaceX Falcon 9 nga Qendra Hapësinore Kennedy në Florida, Eksploruesin Imazhe me rreze X të Polarimetrisë, ose misionin IXPE. Anija kozmike kushtoi vetëm 188 milionë dollarë, krahasuar me buxhetin e madh të James Webb prej 9.7 miliardë dollarësh dhe pritet të demonstrojë një formë të re të astronomisë. Ai, për herë të parë, do të kryejë polarimetrinë e imazhit me rreze X në orbitë, një teknikë që mund t’u ofrojë astronomëve njohuri që asnjë teleskop tjetër nuk mund të krahasojë.

“Po na jep informacion për disa nga objektet më të çuditshme dhe emocionuese në hapësirë”, tha Thomas Zurbuchen, administratori i asociuar i drejtorisë së misionit shkencor të NASA-s.

IXPE (i shqiptuar nga ekipi i misionit si “ix-pee”) u vendos në një orbitë 340 milje mbi Tokën pas nisjes së tij. Teleskopi do të kalojë disa javë atje duke vendosur instrumentet e tij shkencorë dhe testuar pajisjet e tij, më pas do të fillojë misionin e tij dyvjeçar.

Rrezet X janë një mënyrë e dobishme për të vëzhguar universin. Të lëshuara nga objekte jashtëzakonisht energjike, ato u lejojnë astronomëve të hetojnë ngjarjet – avionët e mbinxehur pranë vrimave të zeza ose shpërthimet e yjeve, për shembull – në një mënyrë që gjatësitë e valëve të tjera, si drita e dukshme, nuk munden. Por rrezet X mund të studiohen vetëm nga hapësira, sepse ato përthithen kryesisht nga atmosfera e Tokës.

Një shumëllojshmëri e teleskopëve dhe instrumenteve hapësinore të dedikuara me rreze X janë nisur në orbitë, më së shumti vëzhguesit Chandra X të NASA-s dhe XMM-Newton të ESA-s, të cilët të dy u nisën në vitin 1999. Me anije kozmike si këto, shkencëtarët kanë zbuluar vendlindjen e yjeve brenda gazit mjegullnajat dhe hartuan përhapjen e materies së errët në grupe galaktikash, ndër punët e tjera pioniere.

Përdorimi i polarimetrisë imazherike me rreze X e veçon IXPE nga paraardhësit e tij. Nëse keni mbajtur ndonjëherë një palë syze dielli të polarizuara, mund ta dini se ato përdorin të çara të holla për të bllokuar dritën horizontale, por duke i kthyer ato anash bllokon dritën vertikale. I njëjti parim përdoret në polarimetrinë me rreze X. Teknika do t’i lejojë astronomët të vëzhgojnë drejtimin e lëvizjes së valëve të grimcave të rrezeve X ndërsa ato mbërrijnë, duke zbuluar orientimin e fushave elektrike dhe magnetike hyrëse. Të armatosur me këto të dhëna, astronomët mund të mbledhin më shumë informacion nga rrezet X të emetuara nga fenomenet astrofizike.

Në vend që thjesht të vëzhgojë rrezet X me një instrument të vetëm, anija kozmike është në të vërtetë tre teleskopë të veçantë, secili prej 24 pasqyrash koncentrike, në fund të një bumi 13 metra të gjatë, i cili do të shtrihet gjatë javës së parë të teleskopit në hapësirë.

Ndërsa rrezet X mbërrijnë, ato do të fokusohen nga secili teleskop në tre detektorë në fund të bumit. Secili nga detektorët përmban një shtresë helium prej 10 milimetrash dhe një gaz të quajtur dimetil eter, ose DME. Kjo do të zbulojë polarizimin e rrezeve X, të cilat do të krijojnë gjurmë në gaz ndërsa godasin.

“Këta detektorë do të ofrojnë një imazh të polarizimit,” tha Elisabetta Cavazzuti, një menaxhere programi nga Agjencia Italiane e Hapësirës, ​​e cila projektoi detektorët.

Ka pasur disa përpjekje për të kryer polarimetrinë me rreze X në hapësirë ​​më parë, tha Martin Weisskopf, hetuesi kryesor i misionit në Qendrën e Fluturimeve Hapësinore të NASA-s Marshall. Në vitin 1971, Dr. Weisskopf u përfshi në një mision eksperimental të suksesshëm që kreu vëzhgime të shkurtra të polarizimit me rreze X të mjegullnajës së Gaforres në galaktikën tonë duke përdorur një raketë tingëlluese, e cila shkon lart e poshtë, por nuk shkon në orbitë. Një përpjekje e mëvonshme për të nisur një polarimetër më të avancuar në anijen kozmike Sovjetike Spectrum-X në vitet 1990 u ndërpre nga kolapsi i Bashkimit Sovjetik, sipas Dr. Weisskopf.

“Ne kemi pritur një kohë të gjatë që të kemi një mision polarimetri,” tha ai.

Durimi i tij dhe i studiuesve të tjerë u shpërblye në vitin 2017, kur NASA zgjodhi IXPE si pjesë të programit të saj Small Explorers.

Në dy vitet pas nisjes, anija kozmike IXPE do të vëzhgojë më shumë se 100 objektiva kozmikë, duke përfshirë vrimat e zeza, supernovat dhe yjet ekzotikë.

Një qëllim i teleskopit është të vëzhgojë rrotullimin e vrimave të zeza relativisht të vogla, ato rreth 10 herë më e madhe se masa e diellit tonë. Polarimetria me rreze X do të jetë në gjendje të hetojë efektet relativiste që ndodhin shumë afër këtyre vrimave të zeza, ku këndi i polarizimit të fotoneve të rrezeve X që kanë ikur pritet të ndryshohet ndërsa ato udhëtojnë nëpër hapësirë-kohën shumë të shtrembëruar të shkaktuar nga rrotullimi i vrimës së zezë.

“Për herë të parë ne mund të përpiqemi të masim ato shtrembërime,” tha Adam Ingram, një pedagog i astrofizikës në Universitetin e Newcastle në Angli.

IXPE gjithashtu do të hetojë yjet neutron, bërthamat e mbetura të mbetura pas kolapsit të yjeve gjigantë. Shkencëtarët janë veçanërisht të interesuar për pulsarët, të cilët janë yje neutron që rrotullohen me shpejtësi, dhe magnetarët, të cilët janë shumë të magnetizuar.

Duke marrë parasysh magnetarët, studiuesit shpresojnë të shohin se sa të hekurta janë ligjet e fizikës. IXPE do të jetë në gjendje të hetojë një efekt pranë këtyre yjeve të quajtur elektrodinamikë kuantike, ose QED, ku fushat magnetike jashtëzakonisht të forta duhet të shkaktojnë një nivel të lartë polarizimi në grimcat e emetuara të rrezeve X.

“QED është baza e të kuptuarit tonë të fizikës,” tha Ilaria Caiazzo, një studiuese nga Instituti i Teknologjisë në Kaliforni. “Nëse do të zbulonim se nuk është e drejtë, kjo do të revolucionarizonte vërtet gjithçka. Unë pres që ne ta konfirmojmë këtë efekt.”

Diku tjetër, IXPE mund të na tregojë më shumë për momentet pas shpërthimit të një ylli, një supernova. Të dhënat e anijes kozmike do të zbulojnë se si materiali i hedhur nga një supernova ndërvepron me mjedisin ndëryjor përreth ndërsa futet në të me shpejtësi ekstreme, duke krijuar një front goditjeje. Më pas, elektronet mund të kalojnë përpara dhe mbrapa në pjesën e përparme të goditjes, një proces i njohur si nxitimi difuziv i goditjes.