9 грудня 2021 року з Космічного центру NASA імені Кеннеді у Флориді стартувала ракета-носій SpaceX Falcon 9, що вивела за межі Землі на низьку (висота приблизно 600 кілометрів) екваторіальну орбіту нову астрономічну обсерваторію Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). Орбіта з нахилом майже 0° дає змогу уникнути впливу Південноатлантичної аномалії, регіону, де внутрішня частина радіаційних поясів Ван Аллена наближається до Землі. Перше світло і початок наукових операцій для IXPE мають відбутися на початку січня 2022 року, коли буде виконано спостереження за залишком наднової Кассіопя A.

Це перша місія, яку NASA спільно з Італійським космічним агентством спорядили для вимірювання поляризації рентгенівських променів від найекстремальніших та найзагадковіших об’єктів у Всесвіті — залишків наднових, надмасивних чорних дір та інших високоенергетичних об’єктів.

Космічний зонд IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) в уявленні художника. Фото з сайту NASA.

«IXPE є ще одним надзвичайним першим», — сказав Томас Зурбухен (Thomas Zurbuchen), заступник адміністратора Директорату наукових місій в штаб-квартирі NASA у Вашингтоні. «Разом з партнерами в Італії та з інших країн ми додали до нашого флоту нову космічну обсерваторію, що протягом тривалого часу формуватиме наше розуміння. NASA ретельно вибирає кожен космічний апарат з метою виконання абсолютно нових спостережень, що дають змогу отримати нові наукові результати. IXPE має показати нам жорстокий Всесвіт — наприклад, зорі, що вибухають, і чорні діри в центрі галактик — так, як ми ніколи не могли це спостерігати».

Джерела рентгенівського випромінювання у Всесвіті — це екстремальні об’єкти і явища: зіткнення, вибухи, високі температури і сильні магнітні поля. IXPE буде досліджувати такі процеси, використовуючи досі мало вивчену властивість рентгенівських променів, відому як поляризація.

У деяких процесах виникають рентгенівські промені, що є одним із типів електромагнітного випромінювання, в яких просторова орієнтація електричної складової частини електромагнітної хвилі (її називають вектором напруженості електричного поля — Ред.) має якийсь один напрямок. Якщо кінцева точка вектора напруженості рухається по прямій лінії, то випромінювання лінійно поляризоване, якщо по колу — це кругова поляризація, а якщо по еліпсу, то еліптична.

Вимірювання ступеня поляризації дасть змогу астрономам отримати уявлення про явища та процеси, що відбуваються всередині та навколо загадкових астрофізичних об’єктів, таких як наднові, магнетари та активні чорні діри. Тобто поляризовані рентгенівські промені — це окремий «канал» для отримання інформації про астрофізичні явища. Наприклад, міра поляризації рентгенівського випромінювання від речовини, яку поглинає чорна діра, дає змогу астрономам визначити її швидкість обертання.

Зонд IXPE вимірює поляризацію за допомогою трьох однакових телескопів, встановлених на висувній штанзі. (До запуску штанга була складеною, а як тільки космічний апарат вийшов на орбіту її розгорнули.) У конструкції телескопів використано оптичну систему ковзного падіння (кут між променем і площиною деркала малий — Ред.), що складається з 24 вкладених циліндричних дзеркал. Кожен набір дзеркал фокусує фотони в діапазоні від 2 до 8 кілоелектронвольт (кеВ) на детектор. Разом триплет рентгенівських телескопів буде вимірювати чотири основні властивості вхідних фотонів: час падіння (реєстрації), напрямок, енергію і, що найголовніше, поляризацію.

Схема космічного зонда IXPE з повністю витягнутою штангою-стрілою. Італійські партнери місії з Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) та Istituto Nazionale di AstroFisica (INAF) створили оптику для реєстрації поляризації, а Ball Aerospace — космічний апарат. Фото з сайту www.nasa.gov/ixpe (адаптація українською — ВЦ «Наше небо»).

Під час своєї дворічної основної місії IXPE буде спостерігати за 50 джерелами рентгенівського випромінювання, серед яких знаменитий пульсар в Крабоподібній туманності та Sgr A*, надмасивну чорну діру в центрі нашої галактики. Основні наукові завдання — пояснити, як такі джерела випромінюють рентгенівське випромінювання, і перевірити загальну теорію відносності в екстремальних умовах.

На світлині головний дослідник місії IXPE Мартін Вайсскопф (Martin Weisskopf) з Центру космічних польотів NASA імені Маршалла в Гантсвіллі (штат Алабама, США). Фото з сайту NASA.

Головним дослідником місії IXPE є Мартін Вайсскопф (Martin Weisskopf) з Центру космічних польотів NASA імені Маршалла в Гантсвіллі, штат Алабама. Він досвідчений фахівець в галузі рентгенівської астрономії, бо працює в цій темі з 1969 року, коли ще був аспірантом Колумбійського університету в Нью-Йорку. Він каже, що «понад 50 років по тому дослідження рентгенівських променів залишаються для мене такими ж переконливими, як ніколи». Понад три десятиліття тому Вайсскопф був науковим керівником проєкту з розробки та запуску рентгенівської обсерваторії NASA «Чандра». Запуск цієї обсерваторії в 1999 році став би вищим досягненням для будь-якого науковця, але Вайсскопф сказав, що початок дворічної місії IXPE приніс йому таке ж задоволення. «Це невимовне відчуття — бачити, що те, над чим ви працювали десятиліттями, стає реальним і стартує в космос», — сказав він. «Це лише початок для IXPE. Попереду у нас багато роботи. Але сьогодні ввечері ми святкуємо!»

Зонд IXPE приєднується до кількох рентгенівських обсерваторій, які вже працюють у космосі, зокрема XMM-Newton, Chandra, NuStar та eROSITA. Атмосфера Землі не пропускає рентгенівське випромінювання, тому його можна спостерігати лише з космосу.

Докладна інформація про місію IXPE за цією адресою: https://www.nasa.gov/ixpe.

За інф. з сайту NASA підготував Іван Крячко