Das japanische XRISM-Observatorium (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) der NASA und JAXA veröffentlichte den ersten Blick darauf beispiellose Daten, die gesammelt werden, wenn der wissenschaftliche Betrieb später in diesem Jahr beginnt. Das wissenschaftliche Team des Satelliten hat ein Bild eines Clusters aus Hunderten von Galaxien und ein Spektrum stellarer Trümmer in einer nahegelegenen Galaxie veröffentlicht, das es Wissenschaftlern ermöglicht, deren chemische Zusammensetzung im Detail zu untersuchen.
„XRISM wird der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft einen neuen Blick auf den verborgenen Röntgenhimmel ermöglichen“, sagte Richard Kelly, XRISM-Hauptforscher am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. und ihre chemische Zusammensetzung, Bewegung und ihren physikalischen Zustand erfahren. "
Das XRISM-Projekt wird unter der Leitung der JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) in Zusammenarbeit mit der NASA sowie mit Unterstützung der ESA (European Space Agency) durchgeführt. Es wurde am 6. September 2023 gestartet.
Es soll Röntgenstrahlen mit Energien von bis zu 12000 Elektronenvolt aufspüren und die heißesten Regionen des Universums, die größten Strukturen und Objekte mit der stärksten Schwerkraft untersuchen. Zum Vergleich: Die Energie des sichtbaren Lichts beträgt 2 bis 3 Elektronenvolt. Die Mission verfügt über zwei Instrumente, Resolve und Xtend, die sich jeweils auf eine in Goddard entworfene und gebaute Röntgenspiegelbaugruppe konzentrieren.
Resolve ist ein mikrokalorimetrisches Spektrometer, das von der NASA und der JAXA entwickelt wurde. Es arbeitet bei Temperaturen von nur einem Bruchteil eines Grads über dem absoluten Nullpunkt in einem Behälter mit flüssigem Helium von der Größe eines Kühlschranks.
Wenn Röntgenstrahlen auf den 6 x 6 Pixel großen Resolve-Detektor treffen, erwärmen sie das Gerät um einen Betrag, der von seiner Energie abhängt. Durch die Messung der Energie jedes Röntgenstrahls liefert das Instrument bisher nicht verfügbare Informationen über die Quelle.
Das Missionsteam nutzte Resolve, um N132D zu untersuchen, einen Supernova-Überrest und eine der hellsten Röntgenquellen in der Großen Magellanschen Wolke, einer etwa 160000 Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie im südlichen Sternbild Dorado. Die expandierenden Trümmer sind schätzungsweise etwa 3000 Jahre alt und entstanden, als einem Stern mit etwa der 15-fachen Sonnenmasse der Treibstoff ausging, er kollabierte und explodierte.
Das Resolve-Spektrum zeigt Peaks im Zusammenhang mit Silizium, Schwefel, Kalzium, Argon und Eisen. Dies ist das detaillierteste Röntgenspektrum des Objekts, das jemals aufgenommen wurde, und zeigt den unglaublichen wissenschaftlichen Wert der Mission, wenn später im Jahr 2024 der reguläre Betrieb aufgenommen wird.
„Diese Elemente wurden im ursprünglichen Stern geschmiedet und dann ausgestoßen, als er als Supernova explodierte“, sagte Brian Williams, Wissenschaftler beim XRISM-Projekt der NASA in Goddard. „Resolve wird es uns ermöglichen, die Formen dieser Linien auf eine noch nie dagewesene Weise zu sehen und nicht nur den Inhalt der verschiedenen Elemente, sondern auch ihre Temperatur, Dichte und Bewegungsrichtung mit beispielloser Präzision zu bestimmen. Von hier aus können wir Informationen über den Vorläuferstern und die Explosion zusammentragen.“
Das zweite Instrument von XRISM, Xtend, ist eine von JAXA entwickelte Röntgen-Wärmebildkamera. Es verleiht XRISM ein großes Sichtfeld und ermöglicht die Beobachtung eines Bereichs, der etwa 60 % größer ist als die durchschnittliche scheinbare Größe des Vollmonds.
Xtend hat ein Röntgenbild von Abell 2319 aufgenommen, einem reichen Galaxienhaufen etwa 770 Millionen Lichtjahre entfernt im nördlichen Sternbild Schwan. Es ist der fünfthellste Röntgensternhaufen am Himmel und erlebt derzeit eine große Verschmelzung.
„Schon bevor der Inbetriebnahmeprozess abgeschlossen ist, übertrifft Resolve unsere Erwartungen“, sagte Lillian Reichenthal, NASA-XRISM-Projektmanagerin bei Goddard. „Unser Ziel war es, für das Instrument eine spektrale Auflösung von 7 Elektronenvolt zu erreichen, aber jetzt, wo es im Orbit ist, erreichen wir 5. Das bedeutet, dass wir mit jedem Spektrum, das XRISM erfasst, noch feinere chemische Karten erhalten werden.“
Resolve leistet außergewöhnlich gute Ergebnisse und führt bereits einige spannende wissenschaftliche Arbeiten durch, trotz des Problems mit den Aperturtüren, die den Detektor verdecken. Die Tür, die den Detektor vor dem Start schützen sollte, öffnete sich nach mehreren Versuchen nicht wie vorgesehen. Sie blockieren die Röntgenstrahlen mit niedrigerer Energie und stoppen die Mission effektiv bei 1700 Elektronenvolt gegenüber den geplanten 300. Das XRISM-Team wird die Anomalie weiter untersuchen und verschiedene Ansätze zum Öffnen der Tür untersuchen. Das Xtend-Gerät war nicht betroffen.
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