IXPE
 Спутник IXPE, вверху — три одинаковых элемента рентгеновской оптики, внизу — датчики. | |
| Имена | Эксплорер 97 IXPE СМЭКС-14 |
|---|---|
| Тип миссии | Рентгеноастрономический спутник |
| Оператор | НАСА , АСИ |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 2021-121А |
| САТКАТ нет. | 49954 |
| Веб-сайт | ixpe asi.it/ixpe |
| Продолжительность миссии | 5 лет (планируется) 2 года, 7 месяцев и 25 дней ( в разработке ) |
| Свойства космического корабля | |
| Космический корабль | Эксплорер 97 |
| Тип космического корабля | Обозреватель рентгеновской поляриметрии изображений |
| Автобус | БЦП-100 |
| Производитель | Болл Аэрокосмическая промышленность и технологии OHB Италия |
| Стартовая масса | 330 кг (730 фунтов) [1] |
| Масса полезной нагрузки | 170 кг (370 фунтов) |
| Размеры | 1,1 м (3 фута 7 дюймов) в диаметре и 5,2 м (17 футов) в высоту, в полностью выдвинутом состоянии. Солнечная батарея: 2,7 м (8 футов 10 дюймов) в полностью развернутом состоянии |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 9 декабря 2021 г., 06:00 UTC [3] |
| Ракета | Сокол 9 , B1061.5 |
| Запуск сайта | Космический центр Кеннеди , LC-39A |
| Подрядчик | SpaceX |
| Вступил в сервис | 10 января 2022 г. [2] |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрическая орбита |
| Режим | Низкая околоземная орбита |
| Высота перигея | 540 км (340 миль) |
| Высота апогея | 540 км (340 миль) |
| Наклон | 0.20° |
| Период | 90.00 минут |
| Главный телескоп | |
| Тип | Трехзеркальный |
| Фокусное расстояние | 4 м [4] |
| Длины волн | рентген |
| Транспондеры | |
| Группа | S-диапазон [5] |
 Логотип миссии IXPE Программа исследователей | |
Imaging рентгеновская поляриметрия Explorer , широко известная как IXPE или SMEX-14 , представляет собой космическую обсерваторию с тремя идентичными телескопами, предназначенную для измерения поляризации космических рентгеновских лучей черных дыр, нейтронных звезд и пульсаров. [6] Обсерватория, запущенная 9 декабря 2021 года, является результатом международного сотрудничества НАСА и Итальянского космического агентства (ASI). Это часть программы НАСА «Исследователи», которая разрабатывает недорогие космические корабли для изучения гелиофизики и астрофизики.
Миссия будет изучать экзотические астрономические объекты и позволит составить карту магнитных полей черных дыр , нейтронных звезд , пульсаров , остатков сверхновых , магнетаров , квазаров и активных галактических ядер . Высокоэнергетическое рентгеновское излучение из окружающей среды этих объектов может быть поляризованным – колебаться в определенном направлении. Изучение поляризации рентгеновских лучей раскрывает физику этих объектов и может дать представление о высокотемпературной среде, в которой они создаются. [7]
Обзор
[ редактировать ]
О миссии IXPE было объявлено 3 января 2017 года. [6] и был запущен 9 декабря 2021 года. [3] Соглашение о международном сотрудничестве было подписано в июне 2017 года. [1] когда Итальянское космическое агентство рентгеновского излучения (ASI) обязалось предоставить детекторы поляризации . [7] Ориентировочная стоимость миссии и ее двухлетней эксплуатации составляет 188 млн долларов США (стоимость запуска — 50,3 млн долларов США). [8] [7] Цель миссии IXPE — расширить понимание астрофизических процессов и источников высоких энергий в поддержку первой научной цели НАСА в астрофизике: «Открыть, как устроена Вселенная». [1] Получая рентгеновскую поляриметрию и поляриметрические изображения космических источников, IXPE решает две конкретные научные задачи: определить радиационные процессы и подробные свойства конкретных космических источников рентгеновского излучения или категорий источников; и исследовать общие релятивистские и квантовые эффекты в экстремальных условиях. [1] [6]
В ходе двухлетней миссии IXPE он будет изучать такие цели, как активные ядра галактик , квазары , пульсары , пульсарные ветровые туманности , магнетары , аккрецирующие рентгеновские двойные системы , остатки сверхновых и Галактический центр . [4]
Космический корабль был построен компанией Ball Aerospace & Technologies . [1] Главный исследователь — Мартин К. Вайскопф НАСА из Центра космических полетов имени Маршалла ; он является главным научным сотрудником рентгеновской астрономии в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА и научным сотрудником космического корабля рентгеновской обсерватории «Чандра» . [7]
Среди других партнеров — Университет Макгилла , Массачусетский технологический институт (MIT), Университет Рома Тре , Стэнфордский университет , [5] OHB Италия [9] и Университет Колорадо в Боулдере . [10]
Цели
[ редактировать ]Технические и научные цели включают в себя: [3]
- Улучшение поляризационной чувствительности на два порядка по сравнению с рентгеновским поляриметром на борту Орбитальной солнечной обсерватории 8.
- Обеспечивайте одновременные спектральные, пространственные и временные измерения.
- Определить геометрию и механизм излучения активных галактических ядер и микроквазаров.
- Найдите конфигурацию магнитного поля в магнетарах и определите величину поля.
- Найдите механизм образования рентгеновского излучения в пульсарах (как изолированных, так и аккрецирующих) и геометрию.
- Определите, как частицы ускоряются в ветровой туманности пульсара
Телескопы
[ редактировать ]Космическая обсерватория оснащена тремя идентичными телескопами, предназначенными для измерения поляризации космических рентгеновских лучей . [6] Поляризационно-чувствительный детектор был изобретен и разработан итальянскими учеными из Национального института астрофизики (INAF) и Национального института ядерной физики (INFN) и совершенствовался в течение нескольких лет. [4] [11] [12]
| Телескоп (×3) | Основные параметры |
|---|---|
| Длина волны | рентген |
| Энергетический диапазон | 2-8 кэВ |
| Поле зрения (FoV) | >11’ |
| Угловое разрешение | ≤30″ |
Принцип
[ редактировать ]Полезная нагрузка IXPE представляет собой набор из трех идентичных систем рентгеновской поляриметрии изображений, установленных на общей оптической скамье и совмещенных с осью наведения космического корабля. [1] Каждая система работает независимо в целях резервирования и включает в себя узел зеркального модуля, который фокусирует рентгеновские лучи на поляризационно-чувствительный детектор изображения , разработанный в Италии. [1] Фокусное расстояние 4 м (13 футов) достигается за счет выдвижной стрелы.
Газовые пиксельные детекторы (GPD), [13] тип газового детектора микроструктуры , основанный на анизотропии направления излучения фотоэлектронов, создаваемых поляризованными фотонами, для измерения с высокой чувствительностью состояния поляризации рентгеновских лучей, взаимодействующих в газовой среде. [4] зависящие от положения и энергии, Карты поляризации таких источников синхротронного излучения, покажут структуру магнитного поля областей рентгеновского излучения. Рентгенополяриметрическое изображение лучше указывает на магнитную структуру в областях сильного ускорения электронов. Система способна различать точечные источники из окружающего небулярного излучения или из соседних точечных источников. [4]
Запустить профиль
[ редактировать ]
IXPE был запущен 9 декабря 2021 года на корабле SpaceX Falcon 9 ( B1061.5 ) с космодрома LC-39A в Космическом центре НАСА Кеннеди во Флориде. Относительно небольшой размер и масса обсерватории далеко не соответствуют нормальной мощности ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 . Однако Falcon 9 пришлось потрудиться, чтобы вывести IXPE на правильную орбиту, поскольку IXPE спроектирован для работы на почти точно экваториальной орбите с наклонением 0° . Запуская с мыса Канаверал , который расположен на высоте 28,5° над экватором , было физически невозможно запустить непосредственно на экваториальную орбиту 0,2°. Вместо этого ракете нужно было запуститься на восток на стояночную орбиту, а затем выполнить изменение плоскости или наклона один раз в космосе, когда космический корабль пересекал экватор. Для Falcon 9 это означало, что даже крошечный 330-килограммовый (730 фунтов) IXPE, вероятно, все еще представлял около 20–30% его максимальной теоретической производительности (1500–2000 кг (3300–4400 фунтов)) для такого профиля миссии, в то время как В противном случае та же самая ракета-носитель способна вывести около 15 000 кг (33 000 фунтов) на ту же орбиту 540 км (340 миль), на которую была нацелена IXPE, когда смена самолета не требуется, при этом восстанавливая ускоритель первой ступени. [14]
IXPE — первый спутник, предназначенный для измерения поляризации рентгеновских лучей от различных космических источников, таких как черные дыры и нейтронные звезды . Орбита, охватывающая экватор, сведет к минимуму воздействие радиации рентгеновского прибора в Южно-Атлантической аномалии , регионе, где внутренний радиационный пояс Ван Аллена подходит ближе всего к поверхности Земли.
Операции
[ редактировать ]IXPE рассчитан на два года. [8] После этого его можно будет вывести из эксплуатации и спустить с орбиты или дать ему расширенную миссию.
После запуска и развертывания космического корабля IXPE НАСА направило космический корабль на черную дыру 1ES 1959+650 и пульсар SMC X-1 для калибровки. После этого космический корабль наблюдал свою первую научную цель — Кассиопею А. Изображение Кассиопеи А, полученное при первом свете , было опубликовано 11 января 2022 года. [15] В течение первого года работы IXPE планируется достичь 30 целей. [15]
IXPE связывается с Землей через наземную станцию в Малинди , Кения. Наземная станция принадлежит и управляется Итальянским космическим агентством. [15]
В настоящее время операции миссии IXPE контролируются Лабораторией физики атмосферы и космоса (LASP) . [16]
Результаты
[ редактировать ]В мае 2022 года первое исследование IXPE намекнуло на возможность вакуумного двойного лучепреломления на 4U 0142+61. [17] [18] а в августе другое исследование изучало Центавр А , измеряя низкую степень поляризации, предполагая, что рентгеновское излучение возникает в результате процесса рассеяния, а не возникает непосредственно от ускоренных частиц струи. [19] [20] В октябре 2022 года он наблюдал гамма-всплеск GRB 221009A , также известный как «Самый яркий за все время» (BOAT). [21] [22]
Галерея
[ редактировать ]- космический корабль IXPE
Схема структуры IXPE
IXPE перед запуском- Анимация процесса развертывания IXPE
- Наблюдения IXPE
Рентгеновское изображение IXPE остатка сверхновой Кассиопеи А.
См. также
[ редактировать ]
- Астрофизический источник рентгеновского излучения
- программа проводник
- GEMS , аналогичный космический корабль
- Список рентгеновских космических телескопов
- Рентгеновская астрономия
- Рентгеновский телескоп
- XPoSat - запущен примерно в то же время, дополняет IXPE, наблюдая за космическими событиями в 2–30 кэВ. диапазоне
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г «IXPE (Обозреватель рентгеновской поляриметрии изображений)» . eoportal.com . ЕКА. Архивировано из оригинала 30 апреля 2024 года . Проверено 17 февраля 2019 г.
- ^ «Рентгеновская обсерватория IXPE завершает ввод в эксплуатацию, наблюдает за Кассиопеей А для калибровки» . NASASpaceFlight.com. 10 января 2022 года. Архивировано из оригинала 11 января 2022 года . Проверено 11 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с «IXPE Home: Расширение рентгеновского взгляда на Вселенную» . Центр космических полетов Маршалла (MSFC) . НАСА. 7 сентября 2021 года. Архивировано из оригинала 2 октября 2021 года . Проверено 15 сентября 2021 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ Jump up to: а б с д и Вайскопф, Мартин К.; Рэмси, Брайан; о'Делл, Стивен Л.; Теннант, Аллин; Элснер, Рональд; Соффитта, Паоло; Беллаццини, Роналду; Коста, Энрико; Колодзейчак, Джеффри; Каспи, Виктория; Мулери, Фабио; Маршалл, Герман; Мэтт, Джорджио; Романи, Роджер (31 октября 2016 г.). «Исследователь рентгеновской поляриметрии изображений (IXPE)» . Результаты по физике . 6 : 1179–1180. Бибкод : 2016ResPh...6.1179W . дои : 10.1016/j.rinp.2016.10.021 . hdl : 2060/20160007987 .
- ^ Jump up to: а б «Информационный бюллетень IXPE» (PDF) . НАСА. 2017. Архивировано (PDF) из оригинала 2 апреля 2019 года . Проверено 2 февраля 2018 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Jump up to: а б с д «НАСА выбирает миссию по изучению черных дыр и загадок космического рентгеновского излучения» . НАСА. 3 января 2017 года. Архивировано из оригинала 8 декабря 2021 года . Проверено 6 декабря 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Jump up to: а б с д «НАСА выбирает миссию рентгеновской астрономии» . Космические новости. 4 января 2017 года. Архивировано из оригинала 30 апреля 2024 года . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Кларк, Стивен (8 июля 2019 г.). «SpaceX выигрывает контракт НАСА на запуск рентгеновского телескопа на повторно используемой ракете» . Космический полет сейчас. Архивировано из оригинала 2 января 2022 года . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ «Усовершенствованный проект обсерватории для миссии Imaging X-Ray Polarimeter Explorer (IXPE)» . Космический фонд. 2018. Архивировано из оригинала 9 декабря 2021 года . Проверено 10 декабря 2021 г.
- ^ «Студенты управляют космическим кораблем стоимостью 214 миллионов долларов. Это похоже на то, что вы видите в кино». " . CU Боулдер сегодня . 18 января 2022 года. Архивировано из оригинала 2 августа 2022 года . Проверено 2 августа 2022 г.
- ^ Коста, Энрико; Соффитта, Паоло; Беллаццини, Роналду; Брез, Алессандро; Ламб, Николас; Спандре, Глория (2001). «Эффективный фотоэлектрический рентгеновский поляриметр для исследования черных дыр и нейтронных звезд» . Природа . 411 (6838): 662–665. arXiv : astro-ph/0107486 . Бибкод : 2001Natur.411..662C . дои : 10.1038/35079508 . ПМИД 11395761 . S2CID 4348577 .
- ^ Беллаццини, Р.; Спандре, Г.; Минут, М.; Бальдини, Л.; Брез, А.; Латронико, Л.; Омодей, Н.; Раззано, М.; Массаи, ММ; Фиш-Роллинз, М.; Сгро, К.; Коста, Э.; Чердак, П.; Сипила, Х.; Лемпинен, Э. (2017). «Запечатанный газовый пиксельный детектор для рентгеновской астрономии». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Секция А. 592 (2): 853–858. arXiv : astro-ph/0611512 . Бибкод : 2007NIMPA.579..853B . дои : 10.1016/j.nima.2007.05.304 . S2CID 119036804 .
- ^ Соффитта, Паоло; Коста, Энрико; ди Персио, Джузеппе; Морелли, Эннио; Рубини, Альда; Беллаццини, Роналду; Брез, Алессандро; Раффо, Ренцо; Спандре, Глория; Джой, Дэвид (11 августа 2001 г.). «Астрономическая рентгеновская поляриметрия на основе фотоэффекта с микрощелевыми детекторами» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 469 (2): 164–184. arXiv : astro-ph/0012183 . Бибкод : 2001NIMPA.469..164S . дои : 10.1016/S0168-9002(01)00772-0 . Архивировано из оригинала 17 июня 2022 года . Проверено 14 января 2024 г.
- ^ «Ракета SpaceX Falcon 9 выезжает на стартовую площадку с рентгеновским телескопом НАСА» . ТЕСЛАРАТИ . 7 декабря 2021 года. Архивировано из оригинала 3 января 2022 года . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с Мохон, Ли (11 января 2022 г.). «Новая миссия НАСА IXPE начинает научные операции» . НАСА . Архивировано из оригинала 22 января 2022 года . Проверено 20 января 2022 г.
- ^ «Краткая информация: Исследование рентгеновской поляриметрии изображений (IXPE)» . ЛАСП . Архивировано из оригинала 28 мая 2022 года . Проверено 12 мая 2022 г.
- ^ Таверна, Роберто; Туролла, Роберто; Мулери, Фабио; Привет, Джереми; Зейн, Сильвия; Бальдини, Лука; Канюлеф, Денис Гонсалес; Бачетти, Маттео; Рэнкин, Джон; Кайаццо, Илария; Ди Лалла, Никколо; Дорошенко Виктор; Странствующий, Манель; Гау, Ефрем; Кырмызыбайрак, Демет (18 мая 2022 г.). «Поляризованное рентгеновское излучение магнетара». Наука . 378 (6620): 646–650. arXiv : 2205.08898 . Бибкод : 2022Sci...378..646T . дои : 10.1126/science.add0080 . ПМИД 36356124 . S2CID 248863030 .
- ^ «Рентгеновская поляризация исследует экстремальную физику» . ЦЕРН Курьер . 30 июня 2022 года. Архивировано из оригинала 15 августа 2022 года . Проверено 15 августа 2022 г.
- ^ Элерт, Стивен Р.; Ферраццоли, Риккардо; Маринуччи, Андреа; Маршалл, Герман Л.; Миддей, Риккардо; Паччани, Луиджи; Перри, Маттео; Петруччи, Пьер-Оливье; Пуччетти, Симонетта; Барнуэн, Тибо; Бьянки, Стефано; Лиодакис, Иоаннис; Мадейски, Гжегож; Марин, Фредерик; Маршер, Алан П. (1 августа 2022 г.). «Ограничения рентгеновской поляризации в ядре Центавра А, наблюдаемые с помощью рентгеновской поляриметрии Explorer» . Астрофизический журнал . 935 (2): 116. arXiv : 2207.06625 . Бибкод : 2022ApJ...935..116E . дои : 10.3847/1538-4357/ac8056 . ISSN 0004-637X . S2CID 250526704 .
- ^ «Исследование яркой радиогалактики рентгеновскими лучами» . ААС Нова . 26 августа 2022 года. Архивировано из оригинала 29 августа 2022 года . Проверено 29 августа 2022 г.
- ^ Негр, Микела; Ди Лалла, Никколо; Омодей, Никола; Верес, Питер; Сильвестри, Стефано; Манфреда, Альберто; Бернс, Эрик; Бальдини, Лука; Коста, Энрико; Элерт, Стивен Р.; Кеннеа, Джейми А.; Лиодакис, Иоаннис; Маршалл, Герман Л.; Мерегетти, Сандро; Миддей, Риккардо (1 марта 2023 г.). «Вид IXPE на GRB 221009A» . Письма астрофизического журнала . 946 (1): Л21. arXiv : 2301.01798 . Бибкод : 2023ApJ...946L..21N . дои : 10.3847/2041-8213/acba17 . ISSN 2041-8205 . S2CID 255440524 .
- ^ Хенсли, Керри (29 марта 2023 г.). «В центре внимания самый яркий гамма-всплеск всех времен» . ААС Нова . Архивировано из оригинала 12 апреля 2023 года . Проверено 12 апреля 2023 г.
