Het Japanse XRISM Observatory (X-ray Imaging and Spectroscopie Mission) van NASA en JAXA heeft de eerste blik vrijgegeven op ongekende gegevens, die het zal verzamelen wanneer de wetenschappelijke activiteiten later dit jaar beginnen. Het wetenschappelijke team van de satelliet heeft een foto gepubliceerd van een cluster van honderden sterrenstelsels en een spectrum van stellair puin in een nabijgelegen sterrenstelsel, waardoor wetenschappers de chemische samenstelling ervan in detail kunnen bestuderen.
"XRISM zal de internationale wetenschappelijke gemeenschap een nieuwe kijk geven op de verborgen röntgenhemel", zegt Richard Kelly, hoofdonderzoeker van XRISM bij het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland, en zal hun chemische samenstelling, beweging en fysieke toestand leren kennen. "
Het XRISM-project wordt uitgevoerd onder leiding van JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) in samenwerking met NASA, en met de hulp van ESA (European Space Agency). Het werd gelanceerd op 6 september 2023.
Het is ontworpen om röntgenstraling te detecteren met energieën tot 12000 elektronvolt en zal de heetste gebieden van het universum, de grootste structuren en objecten met de sterkste zwaartekracht bestuderen. Ter vergelijking: de energie van zichtbaar licht is 2 tot 3 elektronvolt. De missie heeft twee instrumenten, Resolve en Xtend, elk gericht op een röntgenspiegelsamenstel ontworpen en gebouwd in Goddard.
Resolve is een microcalorimetrische spectrometer ontwikkeld door NASA en JAXA. Het werkt bij temperaturen die slechts een fractie van een graad boven het absolute nulpunt liggen, in een container met vloeibaar helium ter grootte van een koelkast.
Wanneer röntgenstralen de Resolve-detector van 6 bij 6 pixels raken, verwarmen ze het apparaat met een hoeveelheid die afhankelijk is van de energie ervan. Door de energie van elke röntgenbundel te meten, levert het instrument voorheen niet beschikbare informatie over de bron.
Het missieteam gebruikte Resolve om N132D te bestuderen, een supernova-overblijfsel en een van de helderste röntgenbronnen in de Grote Magelhaense Wolk, een dwergstelsel op ongeveer 160000 lichtjaar afstand in het zuidelijke sterrenbeeld Dorado. Het uitdijende puin is naar schatting ongeveer 3000 jaar oud en werd gevormd toen een ster met een massa van ongeveer 15 maal de massa van de zon geen brandstof meer had, instortte en explodeerde.
Het Resolve-spectrum vertoont pieken geassocieerd met silicium, zwavel, calcium, argon en ijzer. Dit is het meest gedetailleerde röntgenspectrum dat ooit van het object is verkregen, en toont de ongelooflijke wetenschappelijke waarde van de missie aan wanneer de reguliere operaties later in 2024 beginnen.
‘Deze elementen werden in de oorspronkelijke ster gesmeed en vervolgens uitgestoten toen deze als een supernova explodeerde’, zegt Brian Williams, een wetenschapper bij NASA’s XRISM-project in Goddard. “Resolve zal ons in staat stellen de vormen van deze lijnen te zien op een manier die nog nooit eerder mogelijk is geweest, waardoor we niet alleen de inhoud van de verschillende elementen, maar ook hun temperatuur, dichtheid en bewegingsrichting met ongekende precisie kunnen bepalen. Vanaf hier kunnen we informatie verzamelen over de voorloperster en de explosie."
Het tweede instrument van XRISM, Xtend, is een röntgenwarmtebeeldcamera ontwikkeld door JAXA. Het geeft XRISM een groot gezichtsveld, waardoor het een gebied kan waarnemen dat ongeveer 60% groter is dan de gemiddelde schijnbare grootte van de volle maan.
Xtend maakte een röntgenfoto van Abell 2319, een rijke cluster van sterrenstelsels op ongeveer 770 miljoen lichtjaar afstand in het noordelijke sterrenbeeld Cygnus. Het is de vijfde helderste röntgencluster aan de hemel en ondergaat momenteel een grote fusie.
"Zelfs voordat het inbedrijfstellingsproces is voltooid, overtreft Resolve al onze verwachtingen", zegt Lillian Reichenthal, NASA XRISM-projectmanager bij Goddard. "Ons doel was om een spectrale resolutie van 7 elektronvolt voor het instrument te bereiken, maar nu het zich in een baan om de aarde bevindt, bereiken we er 5. Dit betekent dat we nog fijnere chemische kaarten zullen krijgen met elk spectrum dat XRISM vastlegt."
Resolve presteert uitzonderlijk goed en doet al spannende wetenschap, ondanks het probleem met de openingsdeuren die de detector bedekken. De deur, ontworpen om de detector vóór de lancering te beschermen, ging na verschillende pogingen niet open zoals bedoeld. Ze blokkeren de röntgenstraling met lagere energie, waardoor de missie effectief wordt gestopt bij 1700 elektronvolt versus de geplande 300. Het XRISM-team zal de anomalie blijven onderzoeken en verschillende benaderingen onderzoeken om de deur te openen. Het Xtend-apparaat werd niet beïnvloed.
Lees ook: