Σχετικά με το IXPE: Επεκτείνοντας την εικόνα του Σύμπαντος στις ακτίνες Χ

Το Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE) εκτοξεύτηκε στις 9 Δεκεμβρίου 2021 και τέθηκε σε μία κυκλική τροχιά γύρω από τη Γη ακτίνας 600 χμ και κλίσης περίπου 0° ως προς τον Ισημερινό. Κατά τη διάρκεια της διετής αποστολής του IXPE, θα μελετηθούν στόχοι όπως οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες (Active Galactic Nuclei – AGN), μικροκβάζαρ, πάλσαρ και νεφελώματα ανέμου πάλσαρ (Pulsar Wind Nebula – PWN), αστέρες νετρονίων με εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία (magnetars), διπλά συστήματα ακτίνων Χ με δίσκο προσαύξησης (accreting X-ray binaries), υπολείμματα υπερκαινοφανών (Supernova Remnants – SNR), και το κέντρο του Γαλαξία.

Η NASA ανακοίνωσε την επιλογή του IXPE στις 3 Ιανουαρίου του 2017, με τα λόγια του Dr. Paul Hertz, Διευθυντή του Τμήματος Αστροφυσικής για τη Διεύθυνση Αποστολής Επιστημονικού Έργου (Astrophysics Division Director for the Science Mission Directorate): “Η NASA έχει μία λαμπρή ιστορία στην εκτόξευση παρατηρητηρίων στο Πρόγραμμα Εξερεύνησης της Αστροφυσικής με νέες και πρωτοφανείς παρατηρησιακές δυνατότητες. Το IXPE θα ανοίξει ένα νέο παράθυρο του σύμπαντος από το οποίο οι αστρονόμοι θα μπορούν να κοιτάξουν. Σήμερα, μπορούμε μόνο να φανταστούμε τι θα βρούμε.”

Το κόστος του IXPE ανέρχεται στα 188 εκατομμύρια δολλάρια, στο οποίο συμπεριλαμβάνονται τα κόστη της εκτόξευσης του σκάφους, των χειρισμών και της ανάλυσης δεδομένων μετά την εκτόξευση. Ο κύριος ερευνητής είναι ο Dr. Martin Weisskopf από το Γραφείο Ομοσπονδιακής κυβέρνησης της NASA (MSFC) που εδρεύει στο Χάντσβιλ της Αλαμπάμα. Η εταιρία Ball Aerospace από το Μπρούμφιλντ του Κολοράντο παρέχει το διαστημόπλοιο και τις υπηρεσίες για την εκπλήρωση της αποστολής. Οι ανιχνευτές της πολικότητας των ακτίνων Χ παρέχονται από την Ιταλική Υπηρεσία Διαστήματο,(Agenzia Spaziale Italiana – ASI). Ο Dr. Brian Ramsey ηγείται της προσπάθειας για την κατασκευή των υπερβολικού σχήματος κατόπτρων εστίασης των ακτίνων Χ στο NASA/MSFC.

Πώς ανιχνεύουμε πολωμένο φως ακτίνων Χ;

Το IXPE είναι εφοδιασμένο με τρία όμοια τηλεσκόπια ακτίνων Χ και με ανιχνευτές πόλωσης σε κάθε εστιακό σημείο. Οι ανιχνευτές, που ονομάζονται Gas Pixel Detectors (GPD), βασίζονται στις αρχές των σπινθηριστών και φωτοπολλαπλασιαστών (βλέπε Mullard Space Science Laboratory’s Introduction to Proportional Counters). Πολωμένες ακτίνες Χ αλληλεπιδρούν με ένα αέριο μέσο και παράγουν φωτοηλεκτρόνια τα οποία εκπέμπονται κυρίως στην κατεύθυνση της πόλωσης. Το ίχνος των τροχιών των φωτοηλεκτρονίων, από τη θέση της αρχικής αλληλεπίδρασης της ακτίνας Χ έως το σημείο που σταματάει, καταγράφεται. Αναλύοντας την κατανομή των αρχικών κατευθύνσεων των τροχιών εξάγουμε συμπεράσματα για τον βαθμό της πόλωσης και τη γωνία πρόσπτωσης της προσπίπτουσας ακτίνας Χ.

Τα πλεονεκτήματα της απεικόνισης

Οι πιο φωτεινές και εκτεταμένες πηγές ακτίνων Χ μπορούν να απεικονιστούν χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις πόλωσης από το IXPE. Παραδείγματα αποτελούν ένα τζετ από έναν Ενεργό Γαλαξιακό Πυρήνα (AGN), νεφελώματα ανέμου πάλσαρ (PWNe), και κελυφοειδή υπολείμματα υπερκαινοφανών (SNR). Οι χάρτες πόλωσης αυτών των πηγών φανερώνουν τη δομή του μαγνητικού πεδίου των περιοχών εκπομπής ακτίνων Χ, οι οποίες μπορεί να διαφέρουν από τις περιοχές που εκπέμπουν στα ραδιοκύματα ή στο οπτικό φάσμα. Η απεικόνιση παράλληλα προσφέρει μία πιο ακριβή μέτρηση μιας σημειακής πηγής η οποία είναι μέσα σε μία εκτεταμένη πηγή. Για περισσότερες πληροφορίες σας παραπέμπουμε στο άρθρο SPIE Edinburg 2016 και σε αυτό το σύντομο άρθρο για το Results in Physics.

Μετάφραση από το πρωτότυπο: Σωκράτης Παρμάγκος

Επιμέλεια κειμένου: Άγγελος Τριανταφυλλίδης