Mezinárodní rentgenová observatoř

Mezinárodní rentgenová observatoř ( IXO ) je rentgenový dalekohled vyvinutý třemi kosmickými agenturami: NASA , Evropská kosmická agentura (ESA) a Japonská agentura pro výzkum vesmíru (JAXA). Spuštění je plánováno na rok 2021. V květnu 2008 vytvořily ESA a NASA koordinační skupinu zahrnující všechny tři instituce, aby prozkoumala možnost kombinace stávajících a Constellation - X

Vědecké cíle

Rentgenová pozorování jsou důležitá pro pochopení struktury a vývoje hvězd, galaxií a vesmíru jako celku. Rentgenové paprsky odhalují horká místa ve vesmíru – místa, kde byly částice elektrifikovány nebo zahřáty na velmi vysoké teploty silnými magnetickými poli, silnými explozemi a intenzivními gravitačními silami. Zdroje rentgenového záření na obloze jsou také spojovány s různými fázemi vývoje hvězd, jako jsou zbytky supernov , neutronové hvězdy a černé díry [1] .

IXO bude zkoumat vesmír v rentgenovém záření a pokusí se najít odpovědi na otázky v následujících oblastech [2] :

• Stav hmoty v extrémních podmínkách:  — Vývoj supermasivních černých děr  - Hmota obíhající kolem černých děr  — Stabilizace stavu neutronových hvězd
• Tvorba struktur:  — Povaha temné hmoty a temné energie  — Vesmírná zpětná vazba [3]  — Absence baryonů [4]
• Životní cyklus hmoty a energie:  - Původ a rozptyl prvků  — Zrychlení částic  - Vznik planet  — Magnetická pole hvězd

K vyřešení těchto otázek moderní vědy bude IXO sledovat oběžné dráhy blízko horizontu událostí černých děr, měřit rotaci černých děr v několika stovkách aktivních galaktických jader (AGN) a používat spektroskopii k popisu odlivu hmoty z galaktických jader během jejich vrchol aktivity, hledání supermasivních černých děr mimo rudý posuv z = 10, mapování masivních pohybů a turbulencí v kupách galaxií , hledání chybějících baryonů v masivních kosmických strukturách a pozorování procesu zpětné vazby, při kterém černé díry uvolňují energii na galaktických a mezigalaktických měřítcích [ 5] [6] .

To vše astronomům umožní lépe porozumět historii a vývoji hmoty a energie (viditelné i temné) a také jejich vzájemnému působení při vytváření velkých struktur.

K dosažení těchto cílů je ke studiu vzdáleného vesmíru zapotřebí velmi vysoká citlivost. To zase vyžaduje, aby dalekohled měl velkou plochu pro sběr dat, spojenou s dobrým úhlovým rozlišením , stejně jako vysoce přesnou spektroskopii [7] .

Sestava IXO

Hlavní součástí dalekohledu je velké zrcadlo se sběrnou plochou cca 3 m 2 , rozlišením 5 úhlových sekund a ohniskovou vzdáleností 20 m [7] [8] .

Měřicí přístroje

Vědecké cíle stanovené pro IXO vyžadují sběr velkého množství informací pomocí různých technik: spektroskopie, měření času, fotografie a polarimetrie . IXO proto bude mít řadu detektorů, které poskytnou potřebná data o zdrojích rentgenového záření, aby pomohla pochopit fyzikální procesy v nich probíhající.

Dva spektrometry s vysokým rozlišením, mikrokalorimetr a sada disperzních mřížek zajistí vysokou kvalitu spektra v pásmu 0,1–10 keV, kde má většina iontů rentgenové čáry. Detailní spektroskopie z těchto přístrojů umožní astronomům dozvědět se o teplotě, složení a rychlosti plazmatu ve vesmíru. Studium určitých rysů rentgenového spektra navíc umožní zkoumat podmínky existence hmoty v silných gravitačních polích kolem supermasivních černých děr.

Pro studium neutronových hvězd a černých děr bude mít IXO rentgenový polarimetr , který určí jejich vlastnosti a dopad na životní prostředí.

Detektory budou umístěny na dvou platformách: mobilní (MIP) a pevných přístrojových platformách (FIP). Pohyblivá platforma je nezbytná, protože rentgenové dalekohledy se nemohou skládat jako dalekohledy viditelného spektra. IXO proto použije MIP, který obsahuje následující přístroje: širokoúhlý a tvrdý rentgenový detektor, spektrometr s vysokým spektrálním rozlišením, přístroj na přesné měření času a polarimetr . Tato zařízení budou měnit místa, aby byla v ohnisku zrcadla a přijímala data.

Rentgenový difrakční spektrometr bude umístěn na pevné přístrojové platformě. Tento spektrometr poskytuje vysoké spektrální rozlišení v oblasti měkkého rentgenového záření. Bude sloužit ke stanovení vlastností teplého mezigalaktického prostředí, výronů z aktivních galaktických jader a výronů plazmatu z hvězdné koróny.

Část paprsků ze zrcadla bude vychýlena na pole CCD , které bude fungovat současně s aktivním přístrojem MIP a bude sbírat data pro přístroje, které nejsou aktuálně v ohniskové poloze. Aby se zabránilo vlivu vlastního záření dalekohledu na přijímaná data, musí být samotný IXO a všechny jeho přístroje velmi studené. Proto má platforma IXO velký štít, který blokuje světlo ze Slunce, Země a Měsíce. Jinak by zahřívání dalekohledu vedlo ke zkreslení přijímaných dat. Převaha IXO nad současnými rentgenovými dalekohledy je ekvivalentní přechodu z 5m dalekohledu na 22m dalekohled.

Spustit

Plánované datum startu satelitu je rok 2021. Doručovacím vozidlem dalekohledu bude buď Ariane V , nebo Atlas V.

Vědecká činnost

IXO bude navrženo tak, aby fungovalo minimálně 5 let s možným prodloužením mise až o 10 let. Vědecká činnost IXO tak bude probíhat od roku 2021 do roku 2030 [7] .

Poznámky

1. ↑ Proč IXO . Získáno 20. prosince 2010. Archivováno z originálu 28. července 2010. (neurčitý)
2. ↑ Vědecké cíle IXO . Datum přístupu: 20. prosince 2010. Archivováno z originálu 27. května 2010. (neurčitý)
3. ↑ Cosmic Feedback from Supermassive Black Holes, Andrew C. Fabian et. al. . Datum přístupu: 16. prosince 2010. Archivováno z originálu 27. května 2010. (neurčitý)
4. ↑ The Missing Baryons in the Milky Way and Local Group, Joel N. Bregman et al. . Datum přístupu: 16. prosince 2010. Archivováno z originálu 27. května 2010. (neurčitý)
5. ↑ Černé díry s hvězdnou hmotností a jejich předci, J. Miller et al. . Datum přístupu: 16. prosince 2010. Archivováno z originálu 27. května 2010. (neurčitý)
6. ↑ Evoluce kup galaxií napříč kosmickým časem, M. Arnaud et al. . Datum přístupu: 16. prosince 2010. Archivováno z originálu 27. května 2010. (neurčitý)
7. ↑ 1 2 3 Předložení Mezinárodní aktivity rentgenové observatoře v reakci na panel priorit programu Astro2010 RFI#1, IXO výkonnostní požadavky, str. 7 . Získáno 16. prosince 2010. Archivováno z originálu 28. května 2010. (neurčitý)
8. ↑ Mechanical Overview of the International X-Ray Observatory, David W. Robinson, IEEE Aerospace Conference, p.3, 2009 . Datum přístupu: 16. prosince 2010. Archivováno z originálu 27. května 2010. (neurčitý)