Das Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE)-Teleskop der NASA hat sein erstes Bild zur Erde zurückgeschickt und es zeigt die Überreste eines Sterns, der im 17. Jahrhundert explodierte.
Das weltraumgestützte Observatorium startete am 9. Dezember 2021 von Cape Canaveral, Florida, mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete in eine erdnahe Umlaufbahn.
Es verbrachte den vergangenen Monat damit, Instrumente zu kalibrieren und sich auf die Beobachtung eines Supernova-Überrests (SNR) im Sternbild Kassiopeia namens Cassiopeia A vorzubereiten.
Dies sind die Überreste eines 11.000 Lichtjahre entfernten Riesensterns, der erstmals im 17. Jahrhundert gesehen wurde, mit Stoßwellen, die das umgebende Gas aufwirbeln und aufheizen, wodurch schnelle kosmische Strahlungsteilchen erzeugt werden, die im Röntgenlicht ein helles Leuchten erzeugen.
IXPE schließt sich dem Chandra-Röntgenteleskop an, einem der großen Weltraumobservatorien der NASA, das 1999 gestartet wurde, um verschiedene Aspekte des Röntgenspektrums zu untersuchen.
Dies sind die Überreste eines Riesensterns, der im 17. Jahrhundert explodierte, wobei Schockwellen das umgebende Gas aufwirbelten und es auf hohe Temperaturen erhitzten, die schnelle kosmische Strahlungsteilchen erzeugten, die im Röntgenlicht ein helles Leuchten erzeugten
Es verbrachte den vergangenen Monat damit, Instrumente zu kalibrieren und sich auf die Beobachtung eines Supernova-Überrests (SNR) im Sternbild Kassiopeia namens Cassiopeia A vorzubereiten
IXPE ist eine gemeinsame Anstrengung der NASA und der italienischen Weltraumbehörde und das erste Weltraumobservatorium, das sich der Untersuchung der Polarisation von Röntgenstrahlen widmet, die von Objekten wie explodierten Sternen und schwarzen Löchern ausgehen – so wird Licht auf seiner Reise ausgerichtet.
Das neue Bild, das von der NASA rechtzeitig zum Valentinstag veröffentlicht wurde, zeigt die IXPE-Daten als magentafarbene Kugel, überlagert mit Daten von Chandra, die blau dargestellt sind.
Die Sättigung der magentafarbenen Farbe entspricht der von IXPE beobachteten Intensität des Röntgenlichts, und das Blau zeigt hochenergetische Röntgendaten.
Dies ist eine Heatmap des Supernova-Überrests, die mit Daten von IXPE erstellt wurde
Chandra und IXPE erfassen mit unterschiedlichen Arten von Detektoren unterschiedliche Ebenen der Winkelauflösung oder Schärfe und geben Astronomen und Astrophysikern mehr Details, um diese ungewöhnlichen Phänomene besser zu erforschen.
Nach dem Start von Chandra im Jahr 1999 war sein erstes Bild ebenfalls von Cassiopeia A, einem der hellsten Röntgenobjekte im Sternbild Kassiopeia.
Das von Chandra aufgenommene Bild zeigte, dass sich im Zentrum des Supernova-Überrests ein kompaktes Objekt befand – wahrscheinlich ein Schwarzes Loch oder ein Neutronenstern.
Diese Objekte sind zusammen mit den Wolken aus hellem Gas und Staub die Überreste eines massereichen Sterns, der das Ende seiner nutzbaren Lebensdauer erreicht hat.
Dieses Bild zeigt Cas A, wie es vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA gesehen wurde. Chandra und IXPE erfassen mit unterschiedlichen Arten von Detektoren unterschiedliche Ebenen der Winkelauflösung oder Schärfe und geben Astronomen und Astrophysikern mehr Details, um diese ungewöhnlichen Phänomene besser zu erforschen
Das weltraumgestützte Observatorium startete am 9. Dezember 2021 von Cape Canaveral, Florida, mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete in eine erdnahe Umlaufbahn
Auch bekannt als Cas A, der massereiche Stern, der seine äußeren Schichten abstreifte und die Röntgenwolke bildete, explodierte er vor über 14.000 Jahren, aber das Licht erreichte die Erde erst vor etwa 350 Jahren, da es 11.090 Lichtjahre entfernt ist ein Weg.
Supernovae sind mit magnetischer Energie gefüllt und beschleunigen Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit, was sie zu Laboratorien für das Studium der extremen Physik im Weltraum macht.
“Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist so historisch wie das Chandra-Bild desselben Supernova-Überrests”, sagte Martin C. Weisskopf, der IXPE-Hauptforscher am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama.
“Dies demonstriert das Potenzial von IXPE, neue, nie zuvor gesehene Informationen über Cassiopeia A zu gewinnen, die derzeit analysiert wird.”
Eine Schlüsselmessung, die Wissenschaftler mit IXPE durchführen werden, wird als Polarisation bezeichnet, eine Art zu betrachten, wie Röntgenlicht ausgerichtet ist, wenn es durch den Weltraum wandert.
Die Polarisation des Lichts enthält Hinweise auf die Umgebung, aus der das Licht stammt. Die Instrumente des IXPE messen auch die Energie, die Ankunftszeit und die Position der Röntgenstrahlen kosmischer Quellen am Himmel.
“Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist bellissima”, sagte Paolo Soffitta, italienischer Hauptforscher für IXPE am Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Rom.
“Wir freuen uns darauf, die Polarimetriedaten zu analysieren, um noch mehr über diesen Supernova-Überrest zu erfahren”, fügte der Forscher hinzu.
„Röntgenpolarisation zu messen ist nicht einfach“, sagt Weisskopf. „Man muss viel Licht sammeln, und das unpolarisierte Licht wirkt wie Hintergrundrauschen. Es kann eine Weile dauern, bis ein polarisiertes Signal erkannt wird.“
Die Daten, die IXPE von Cassiopeia A sammelt, werden es Wissenschaftlern ermöglichen, zu sehen, wie die Polarisierung über den Supernova-Überrest variiert.
Er hat einen Durchmesser von etwa 10 Lichtjahren, was mehr als der doppelten Entfernung zwischen der Erde und unserem nächsten Nachbarstern, Proxima Centauri, entspricht.
Die Forscher arbeiten derzeit mit den Daten, um die allererste Röntgen-Polarisationskarte des Objekts zu erstellen.
Dies wird neue Hinweise darauf geben, wie Röntgenstrahlen bei Cassiopeia A erzeugt werden.
“Die zukünftigen Polarisationsbilder von IXPE sollten die Mechanismen im Herzen dieses berühmten kosmischen Beschleunigers enthüllen”, sagte Roger Romani, Co-Forscher von IXPE an der Stanford University.
„Um einige dieser Details auszufüllen, haben wir eine Möglichkeit entwickelt, die Messungen von IXPE mithilfe von Techniken des maschinellen Lernens noch präziser zu machen. Wir sind gespannt, was wir bei der Analyse aller Daten finden werden.“
WAS IST DAS CHANDRA-RÖNTGENOBSERVATORIUM?
Das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA ist ein Teleskop, das speziell dafür entwickelt wurde, Röntgenemissionen aus sehr heißen Regionen des Universums wie explodierten Sternen, Galaxienhaufen und Materie um Schwarze Löcher herum zu erkennen.
Da Röntgenstrahlen von der Erdatmosphäre absorbiert werden, muss Chandra darüber kreisen, bis zu einer Höhe von 86.500 Meilen (139.000 km) im Weltraum.
Es startete am 23. Juli 1999 und reagiert auf Röntgenquellen, die 100-mal schwächer sind als jedes frühere Röntgenteleskop, was durch die hohe Winkelauflösung seiner Spiegel ermöglicht wird.
Es gibt keine konkreten Pläne der Nasa, Chandra zu ersetzen und die Röntgenwellenlänge des Lichts weiter zu untersuchen.
Das Chandra-Röntgenteleskop ist jetzt in seinem 20. Betriebsjahr und hat seine projizierte Betriebslebensdauer um fast 15 Jahre überschritten.
Chandra ging im Oktober wegen eines Gyroskop-Problems automatisch in den sogenannten abgesicherten Modus.
