چشم رصدخانه‌ی پرتو ایکس جدید ناسا به نادیدنی‌های کیهان باز شد

جدیدترین رصدخانه‌ی پرتو ایکس ناسا، IXPE، پس از طی مراحل استقرار و کالیبراسیون، حالا عملیات علمی را آغاز کرده و آماده‌ی کاوش کیهان در طیف پرتو ایکس است که برای چشم انسان قابل رؤیت نیست.

«کاوشگر تصویربرداری قطبش‌سنجی پرتو ایکس» (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) یا «ایکس‌پی» (IXPE) پس از گذشت اندکی بیش از یک ماه در فضا، هم‌اکنون فعالیت علمی خود را آغاز کرده است و روی برخی از داغ‌ترین و پرانرژی‌ترین اجرام کیهان مطالعه می‌کند.

با تلاش مشترک ناسا و آژانس فضایی ایتالیا، IXPE نخستین رصدخانه‌ی فضایی است که به مطالعه‌ی قطبش پرتوهای ایکس که از اجرامی مانند ستاره‌های منفجر شده و سیاهچاله‌ها گسیل می‌شوند، می‌پردازد. قطبش، چگونگی جهت‌گیری پرتو ایکس را در هنگام حرکت در فضا توصیف می‌کند و اطلاعات ارزشمندی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

«مارتین ویسکوپف» (Martin Weisskopf) پژوهشگر اصلی این مأموریت در مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا در هانتسویل آلاباما گفت: «آغاز مشاهدات علمی IXPE فصل تازه‌ای را برای نجوم پرتو ایکس باز می‌کند. یک چیز قطعی است و آن این است که می‌توانیم انتظار کشف چیزهایی غیرمنتظره را داشته باشیم.»

IXPE در ۹ دسامبر (۱۸ آذر) با موشک فالکون ۹ اسپیس‌ایکس به مدار ۶۰۰ کیلومتری بالای استوای زمین پرتاب شد. در ادامه‌ی روند استقرار، تیرک رصدخانه، که فاصله‌ی لازم برای تمرکز پرتوهای ایکس بر روی آشکارسازها را فراهم می‌کند، ۱۵ دسامبر (۲۴ آذر) با موفقیت باز شد. تیم IXPE سه هفته‌ی بعدی را هم صرف بررسی توانایی‌های رصدخانه در مانور، هدف‌گیری اجرام و هم‌ترازی تلسکوپ کرد.

در طول این آزمایش‌ها تیم مأموریت، IXPE را به سمت دو هدف کالیبراسیون نشانه رفت: ۱ES 1959+650 یک هسته‌ی کهکشانی نیرو گرفته از سیاهچاله که جت‌هایی را به فضا پرتاب می‌کند و SMC X-1 یک ستاره‌ی مرده‌ی در حال چرخش که به آن‌ها تپ‌اختر گفته می‌شود. روشنایی این دو منبع باعث شد تیم IXPE به آسانی دریابد که پرتو ایکس در کجا بر روی آشکارسازهای حساس به قطبش متمرکز می‌شود و تنظیمات کوچکی را برای تراز شدن تلسکوپ انجام دهد.

• عکس‌های پرتو ایکس از کهکشان‌ها، ستارگان و بقایای ابرنواختری

گام بعدی IXPE

این رصدخانه‌ی پرتو X در ۱۱ ژانویه ۲۰۲۲ (۲۱ دی ۱۴۰۰) شروع به رصد نخستین هدف علمی رسمی خود یعنی «ذات‌الکرسی اِی» (Cassiopeia A) یا as A کرد. بقایایی ستاره‌ای عظیم که حدود ۳۵۰ سال پیش با یک ابرنواختر در کهکشان راه شیری منفجر شد. ابرنواخترها سرشار از انرژی مغناطیسی هستند و ذرات را تا نزدیک به سرعت نور شتاب می‌دهند که باعث می‌شود به آزمایشگاه‌هایی مطلوب برای مطالعه‌ی فیزیک شرایط شدید در فضا تبدیل شوند.

پرتو ایکس گسیل شده از سیاهچاله‌های کلان‌جرم یکی از اهداف رصدخانه‌ی IXPE است.
Credit: NASA

IXPE جزئیاتی را درباره‌ی ساختار میدان مغناطیسی Cas A ارائه می‌دهد که به روش‌های دیگر قابل مشاهده نیست. با مطالعه‌ی قطبش پرتو ایکس، دانشمندان می‌توانند ساختار دقیق میدان مغناطیسی و مکان‌هایی را که این ذرات سرعت می‌گیرند، کشف کنند.

مشاهدات IXPE از Cas A حدود سه هفته طول خواهد کشید. ویسکوپف گفت: «اندازه‌گیری قطبش اشعه ایکس آسان نیست. شما باید نور زیادی را جمع‌آوری کنید و نور غیرقطبی هم مانند نویز پس‌زمینه عمل می‌کند. بنابراین تشخیص سیگنال قطبی (پلاریزه) ممکن است کمی طول بکشد.»

مأموریت IXPE

IXPE داده‌های علمی را چندین بار در روز به یک ایستگاه زمینی که توسط آژانس فضایی ایتالیا در مالیندی کنیا اداره می‌شود، می‌فرستد. داده‌ها از ایستگاه مالیندی به مرکز عملیات مأموریت IXPE در «آزمایشگاه فیزیک جوی و فضایی» (LASP) دانشگاه کلرادو بولدر و سپس برای پردازش و تجزیه‌وتحلیل به مرکز عملیات علمی IXPE در مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا می‌رود و در نهایت داده‌های علمی IXPE از مرکز تحقیقات علوم اخترفیزیک با انرژی بالا در مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا در گرین‌بلت مریلند، دردسترس عموم قرار خواهد گرفت.

تیم عملیات علمی مارضال همچنین با تیم عملیات مأموریت در LASP برای برنامه‌ریزی رصدهای علمی هماهنگ است. این مأموریت قصد دارد در سال نخست بیش از ۳۰ هدف برنامه‌ریزی شده را مشاهده کند. IXPE سیاهچاله‌های پرجرم دوردست را با جت‌های ذرات پرانرژی که کهکشان‌های میزبان آن‌ها را روشن می‌کند، مطالعه خواهد کرد. این مأموریت همچنین خمیدگی فضا-زمان را در اطراف سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای کاوش می‌کند و چرخش آن‌ها را اندازه می‌گیرد. دیگر اعداف برنامه‌ریزی شده برای این رصدخانه‌ی فضایی شامل انواع مختلف ستاره‌های نوترونی، مانند تپ‌اخترها و مگنتارها هستند. تیم علمی همچنین حدود یک ماه را برای مشاهده‌ی اجرام جالب دیگری که ممکن است در آسمان ظاهر شوند یا به‌طور غیرمنتظره‌ای درخشان شوند، اختصاص داده است.

IXPE یک همکاری میان ناسا و آژانس فضایی ایتالیا است اما همکاران علمی از ۱۲ کشور در آن مشارکت دارند. مدیریت عملیات فضاپیما هم بر عهده‌ی «بال ایرواسپیس» (Ball Aerospace) در برومفیلد کالیفرنیا است.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از رصدخانه‌ی IXPE در مدار زمین
Credit: NASA/MSFC

منبع: Phys.Org