Etwas mehr als zwei Monate nach dem Start ins All teilte der neueste Explorer der NASA – der Imaging X-Ray Polarimetry Explorer oder IXPE – seine allerersten Bilder.
Und sie sind umwerfend. Die Bilder bieten einen Einblick in Cassiopeia A, den berühmten Überrest einer Supernova oder eines explodierenden Sterns.
Um die Überreste des Sterns herum sind violett leuchtende Gaswolken zu sehen. Diese Wolken entstanden, als Stoßwellen der Explosion das umgebende Gas auf unglaublich hohe Temperaturen erhitzten und hochenergetische Teilchen, sogenannte kosmische Strahlen, beschleunigten.
„Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist bellissima, und wir freuen uns darauf, die Polarimetriedaten zu analysieren, um noch mehr über diesen Supernova-Überrest zu erfahren“, sagte Paolo Soffitta, der italienische Hauptforscher für IXPE am Nationalen Institut für Astrophysik in Rom, in a Erklärung.
Die Raumsonde, eine Gemeinschaftsarbeit der NASA und der italienischen Weltraumbehörde, trägt drei Teleskope. Obwohl Cassiopeia A zuvor mit anderen Teleskopen beobachtet wurde, soll IXPE neue Erkenntnisse über einige der extremsten Objekte im Universum, wie Supernovae, Schwarze Löcher und Neutronensterne, liefern.
Die wunderschönen Überreste der Supernova Cassiopeia A befinden sich etwa 11.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es ist jetzt eine riesige Blase aus heißem, expandierendem Gas und der jüngste bekannte Überrest einer Supernova-Explosion vor 340 Jahren in unserer Milchstraße. Das Licht dieser Supernova erreichte die Erde erstmals in den 1670er Jahren.
Röntgenstrahlen sind hochenergetische Lichtwellen, die aus Extremen entstehen. Im Weltraum umfassen diese intensiven Bedingungen starke Magnetfelder, Kollisionen zwischen Objekten, Explosionen, sengende Temperaturen und schnelle Rotationen.
Dieses Licht ist praktisch mit der Signatur dessen codiert, was es erzeugt hat, aber die Erdatmosphäre verhindert, dass Röntgenstrahlen den Boden erreichen. Deshalb setzen Wissenschaftler im All auf Röntgenteleskope.
Welche neuen Daten zu Cassiopeia A offenbaren könnten
Auf dem neuen Bild sind Röntgendaten, die zuvor vom Chandra X-Ray Observatory der NASA aufgenommen wurden, in Blau zu sehen. Chandra startete 1999 und nahm sofort Cassiopeia A ins Visier, wobei sie entweder ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern im Zentrum des Supernova-Überrests entdeckte. Schwarze Löcher und dichte Neutronensterne entstehen oft durch das gewaltsame Ereignis des Sterntodes.
„Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist so historisch wie das Chandra-Bild desselben Supernova-Überrests“, sagte Martin C. Weisskopf, IXPE-Hauptforscher am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, in einer Erklärung.
“Es zeigt das Potenzial von IXPE, neue, nie zuvor gesehene Informationen über Cassiopeia A zu gewinnen, die derzeit analysiert werden.”
Die neue NASA-Mission umkreist 370 Meilen (600 Kilometer) über dem Äquator der Erde und hat gerade eine einmonatige Phase der Inbetriebnahme und Erprobung ihrer Instrumente abgeschlossen. Obwohl IXPE nicht so groß wie Chandra ist, ist es das erste Weltraumobservatorium seiner Art. Der Satellit kann einen oft übersehenen Aspekt kosmischer Strahlungsquellen namens Polarisation sehen. Licht wird polarisiert, wenn es durch etwas hindurchgeht, das seine Teilchen streuen lässt.
Jedes polarisierte Licht trägt die einzigartige Prägung seiner Quelle und dessen, was es auf seinem Weg passiert hat. Während Wellen von unpolarisiertem Licht in jede Richtung schwingen können, schwingt polarisiertes Licht nur in eine Richtung.
Die Daten, die IXPE über Cassiopeia A gesammelt hat, können Wissenschaftlern dabei helfen, zu messen, wie die Polarisation über den 10 Lichtjahre großen Überrest variiert.
Die Verwendung von IXPE zur Untersuchung der Polarisation kosmischer Röntgenstrahlen könnte Wissenschaftlern dabei helfen, die Überreste explodierter Sterne, wie Schwarze Löcher und Neutronensterne, ihre Umgebung und wie sie Röntgenstrahlen erzeugen, besser zu verstehen. Diese Perspektive auf extreme kosmische Objekte könnte auch die Antworten auf größere grundlegende Fragen der Physik offenbaren.