SpaceX meluncurkan teleskop IXPE NASA untuk menampilkan gambar sinar-X alam semesta

Teleskop ruang angkasa yang sama sekali baru akan mengungkapkan pandangan tersembunyi tentang alam semesta, yang dapat mengubah pemahaman kita tentang lubang hitam, supernova, dan bahkan sifat alam semesta itu sendiri.

Tidak tidak Ini.

Banyak perhatian sedang dicurahkan bulan ini ke Teleskop Luar Angkasa James Webb, dari NASA dan Badan Antariksa Eropa, yang dijadwalkan diluncurkan pada 22 Desember. Tetapi kader astronom yang lebih eksklusif menyaksikan Kamis dengan penuh semangat selama perjalanan ke luar angkasa dari observatorium terkecil, tetapi juga transformasional.

NASA meluncurkan misi X-ray Polarimetry, atau IXPE, Explorer pada roket SpaceX Falcon 9 dari Kennedy Space Center di Florida pada pukul 1 pagi EDT. Biaya pesawat ruang angkasa hanya $188 juta Dibandingkan dengan anggaran besar James Webb $9,7 miliar, diharapkan dapat mendemonstrasikan bentuk baru astronomi. Ini akan, untuk pertama kalinya, gambar polarimetri sinar-X di orbit, sebuah teknologi yang dapat menawarkan wawasan astronom yang tidak dapat ditandingi oleh teleskop lain.

“Ini memberi kita informasi tentang beberapa hal yang paling tidak biasa dan menarik di luar angkasa,” kata Thomas Zurbuchen, administrator asosiasi untuk Direktorat Misi Sains NASA.

IXPE (diucapkan “ix-pee” oleh tim misi) ditempatkan di orbit 340 mil di atas Bumi setelah diluncurkan. Teleskop akan menghabiskan beberapa minggu di sana untuk menyebarkan instrumen sainsnya dan menguji peralatannya, kemudian memulai misi dua tahunnya.

Sinar-X adalah cara yang berguna untuk mengamati alam semesta. Dipancarkan oleh objek yang sangat energik, mereka memungkinkan para astronom untuk menyelidiki peristiwa – pancaran super panas di dekat lubang hitam atau ledakan bintang, misalnya – dengan cara yang tidak dapat dilakukan oleh panjang gelombang lain, seperti cahaya tampak. Namun sinar-X hanya dapat dipelajari dari luar angkasa karena sebagian besar diserap oleh atmosfer bumi.

Berbagai teleskop dan instrumen luar angkasa sinar-X khusus telah diluncurkan ke orbit, terutama Observatorium Sinar-X Chandra NASA dan observatorium XMM-Newton Badan Antariksa Eropa, yang diluncurkan pada 1999. Dengan pesawat luar angkasa seperti ini, para ilmuwan telah mengungkapkan tempat kelahiran bintang dalam nebula gas dan memetakan penyebaran materi gelap dalam kelompok galaksi, di antara karya perintis lainnya.

NS Penggunaan polarimetri sinar-X dalam pencitraan membedakan IXPE dari pendahulunya. Jika Anda pernah mengenakan kacamata hitam terpolarisasi, Anda mungkin tahu bahwa mereka menggunakan celah tipis untuk menghalangi cahaya horizontal, tetapi memutarnya ke samping menghalangi cahaya vertikal. Prinsip yang sama digunakan dalam polarimetri sinar-X. Teknologi Ini akan memungkinkan para astronom untuk memantau arah gerakan gelombang partikel sinar-X saat mereka tiba, untuk mendeteksi arah medan listrik dan magnet yang masuk. Berbekal data ini, para astronom dapat mengumpulkan lebih banyak informasi dari sinar-X yang dipancarkan oleh fenomena astrofisika.

Alih-alih hanya mengamati sinar-X dengan satu instrumen, pesawat ruang angkasa itu sebenarnya adalah tiga teleskop terpisah, masing-masing terdiri dari 24 cermin konsentris, di ujung lengan sepanjang 13 kaki, yang akan memanjang melalui minggu pertama teleskop di luar angkasa.

Dengan kedatangan sinar-X, mereka akan menjadi Difokuskan oleh setiap teleskop Pada tiga detektor di ujung boom. Setiap detektor mengandung lapisan helium dengan diameter 10 mm dan gas yang disebut dimetil eter, atau DME. Ini akan mengungkapkan polarisasi sinar-X, yang akan membuat lintasan gas ketika mereka bertabrakan.

“Detektor ini akan memberikan gambaran polarisasi,” kata Elisabetta Cavazzotti, manajer program di Badan Antariksa Italia, yang merancang detektor.

Ada beberapa upaya untuk melakukan polarimetri sinar-X di luar angkasa sebelumnya, kata Martin Weisskov, peneliti utama misi di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA. Pada tahun 1971, Dr. Weisskopf mengambil bagian dalam misi eksperimental yang sukses yang melakukan pengamatan singkat terhadap polarisasi sinar-X dari Nebula Kepiting di galaksi kita menggunakan roket yang terdengar, yang naik dan turun tetapi tidak memasuki orbit. Menurut Dr. Weiskopf, upaya selanjutnya untuk meluncurkan polarometer yang lebih maju di atas pesawat ruang angkasa Soviet Spectrum-X pada 1990-an dihentikan oleh runtuhnya Uni Soviet.

“Kami sudah menunggu lama untuk mendapatkan pekerjaan pengukur polarisasi,” katanya.

Kesabarannya dan para peneliti lain terbayar pada tahun 2017, ketika NASA IXPE dipilih Sebagai bagian dari Program Penjelajah Muda.

Dalam dua tahun setelah peluncurannya, pesawat ruang angkasa IXPE akan mengamati lebih dari 100 target kosmik, termasuk lubang hitam, supernova, dan bintang-bintang eksotis.

Salah satu tujuan teleskop adalah untuk mengamati rotasi lubang hitam yang relatif kecil, yang memiliki massa sekitar 10 kali massa matahari kita. Polarimetri sinar-X akan dapat mengeksplorasi efek relativistik yang terjadi di dekat lubang hitam ini, karena sudut polarisasi foton sinar-X yang lolos diperkirakan akan berubah saat mereka bergerak melalui ruang-waktu yang sangat terdistorsi yang disebabkan oleh putaran lubang hitam.

“Untuk pertama kalinya kami dapat mencoba mengukur distorsi ini,” kata Adam Ingram, dosen astrofisika di Universitas Newcastle di Inggris.

IXPE juga akan memeriksa bintang-bintang neutron, inti-inti yang tersisa yang ditinggalkan oleh bintang-bintang raksasa setelah mereka runtuh. Para ilmuwan sangat tertarik pada pulsar, yang mengorbit dengan cepat di sekitar bintang neutron, dan magnetar, yang merupakan bintang yang sangat magnetis.

Dengan berfokus pada magnetar, para peneliti berharap untuk melihat seberapa ketat hukum fisika. IXPE akan dapat menyelidiki efek yang disebut di dekat bintang-bintang ini Elektrodinamika kuantum, atau QED, karena medan magnet yang sangat kuat harus menyebabkan tingkat polarisasi yang tinggi pada partikel sinar-X yang dipancarkan.

“QED adalah dasar pemahaman kita tentang fisika,” kata Ilaria Caiso, peneliti dari California Institute of Technology. “Jika kami menemukan bahwa ini tidak benar, itu akan merevolusi segalanya. Saya berharap kami akan mengkonfirmasi efek ini.”

Di tempat lain, IXPE dapat memberi tahu kita lebih banyak tentang saat-saat setelah sebuah bintang meledak, sebuah supernova. Data pesawat ruang angkasa akan mengungkapkan bagaimana materi yang dikeluarkan dari supernova berinteraksi dengan media antarbintang di sekitarnya saat ia bergegas ke dalamnya dengan kecepatan ekstrem, menciptakan gelombang kejut di depan. Elektron kemudian dapat lewat bolak-balik melalui bagian depan kejutan, sebuah proses yang dikenal sebagai percepatan kejutan difusif.

“Ini adalah proses yang sangat penting dalam astronomi, tetapi kami tidak sepenuhnya memahami detailnya,” kata Dr. Ingram. “Diyakini bahwa alasan di balik kecerahan sisa-sisa supernova.”

Misi utama IXPE diperkirakan akan berlangsung selama dua tahun. Jika NASA memperluas misinya, kata Dr. Weiskopf, pesawat ruang angkasa itu bisa bertahan hampir dua dekade. Dengan lebih banyak waktu, para astronom dapat mempelajari target lain, seperti Sagitarius A*, lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita. Dengan mencari pantulan sinar-X pada awan gas di dekat lubang hitam, mereka dapat mencari bukti peningkatan aktivitas busur A* dalam beberapa abad terakhir.

“Awan tidak akan seterang kelihatannya kecuali lubang hitam itu beberapa ratus tahun lebih terang,” kata Dr. Weisskopf. “Anda dapat menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan sinar-x untuk mencapai awan dan memantul kembali ke arah kita. Ini adalah eksperimen yang sangat sulit.”

Jika dibandingkan dengan teleskop super seperti James Webb, IXPE mungkin relatif sederhana. Tapi itu menyoroti luasnya yang dilakukan para ilmuwan astronomi dan cara-cara baru mesin canggih digunakan untuk menjelajahi alam semesta kita.

Polarimetri sinar-X, setelah jendela tertutup ke alam semesta dibuka – dan dengan itu, sejumlah rahasia tersembunyi akan dibuka.

“Ini benar-benar cara baru melihat langit,” kata Dr. Zurbuchen.