Misja XRISM (The X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), która ma badać najbardziej energetyczne obiekty i wydarzenia w kosmosie, wystartowała 7 września 2023 r. Dokonane przez nią obserwacje pomogą nam lepiej poznać strukturę czasoprzestrzeni i ewolucję Wszechświata.
XRISM jest efektem współpracy między Japońską Agencją Eksploracji Aerokosmicznej (JAXA) oraz NASA, jednak udział w całym przedsięwzięciu ma również Europejska Agencja Kosmiczna (ESA).
W zamian za dostarczenie sprzętu i wsparcia naukowego, ESA otrzyma 8% dostępnego czasu obserwacji XRISM. Umożliwi to europejskim naukowcom zaproponowanie obiektów przeznaczonych do obserwacji w zakresie promieniowania rentgenowskiego.
„Astronomia rentgenowska pozwala nam badać najbardziej energetyczne zjawiska we Wszechświecie. Jest kluczem do odpowiedzi na ważne pytania współczesnej astrofizyki: jak ewoluują największe struktury we Wszechświecie, jak materia, z której ostatecznie się składamy, została rozmieszczona w kosmosie i jak galaktyki są kształtowane przez masywne czarne dziury w ich centrach”
– Matteo Guainazzi, naukowiec ESA odpowiedzialny za projekt XRISM
XRISM ma być pomostem łączącym dwa inne projekty ESA zajmujące się promieniowaniem rentgenowskim: XMM-Newton, który pracuje dla nas już 24 lata oraz misją Athena planowaną na lata 30 XXI w.
Infografika „XRISM w pigułce”.
Odkrywając Wszechświat pełen energii
Patrząc w niebo widzimy wiele gwiazd i galaktyk, które jednak mówią nam stosunkowo mało o działaniu Wszechświata. Zdecydowanie więcej na ten temat możemy dowiedzieć się, badając niewidzialne dla nas promieniowanie X, emitowane przez gaz – element materii międzygwiazdowej.
Promieniowanie rentgenowskie wyzwalane jest w najbardziej energetycznych eksplozjach i najgorętszych miejscach Wszechświata. Dotyczy to również bardzo gorącego gazu, który otacza największe struktury w kosmosie – gromady galaktyk. JAXA stworzyła misję XRISM, aby zbadać promieniowanie emitowane przez ten gaz, co pomoże naukowcom w zmierzeniu całkowitej masy tych systemów.
Widok gromady galaktyk w Perseuszu widziany w zakresie promieniowania rentgenowskiego i optycznego.
Obserwacje prowadzone przez ten projekt zapewnią nam również wgląd w to, jak Wszechświat wytwarzał i rozprowadzał pierwiastki chemiczne. Dzięki badaniu promieniowania emitowanego przez gorący gaz powstały w wyniku narodzin i śmierci wielu gwiazd, dowiemy się, jakie „metale” (pierwiastki cięższe od wodoru i helu) on zawiera i jak Wszechświat został dzięki niemu wzbogacony.
XRISM przyjrzy się również poszczególnym ciałom emitującym promieniowanie X, aby zbadać podstawowe zjawiska fizyczne. Misja będzie obserwować niezwykle gęste obiekty takie jak aktywne supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach niektórych galaktyk. Pomoże nam to zrozumieć, w jaki sposób zakrzywiają one czasoprzestrzeń i jak wpływają na swoje galaktyki przez „wiatry” cząstek uwalnianych z prędkością bliską prędkości światła.
Europejski wkład w globalny wysiłek
„ESA i społeczność europejska mają za sobą bogatą historię zaangażowania w wysokoenergetyczne teleskopy kosmiczne JAXA”, wyjaśnia Matteo. „Kontynuacja tego partnerstwa poprzez XRISM przyniesie ogromne korzyści obu agencjom kosmicznym”.
Europejska społeczność zajmująca się astronomią wysokoenergetyczną jest bardzo dobrze wykwalifikowana. Jej członkowie brali udział w określaniu celów naukowych XRISM i zostali poproszeni przez JAXA o wybranie wielu „testowych” obiektów, które będą obserwowane w celu sprawdzenia funkcjonowania misji przed rozpoczęciem realizacji programu obserwacji.
Artystyczna wizja misji XRISM.
Oprócz wsparcia naukowego, JAXA polegała na Europie w zakresie dostarczenia kilku elementów sprzętu mającego znaczny wpływ na powodzenie misji. ESA dostarczyła przetestowany w przestrzeni kosmicznej teleskop optyczny, a także dwa oddzielne urządzenia, które razem będą wykrywać pole magnetyczne Ziemi i odpowiednio orientować statek kosmiczny.
Europa przyczyniła się również do powstania nowego instrumentu XRISM Resolve, który będzie mierzył energię docierających fotonów promieniowania rentgenowskiego. Umożliwi to astronomom określenie temperatury i ruchów gorącego gazu z niespotykaną dotąd dokładnością. Resolve jest prekursorem podobnego instrumentu, który ma być wysłany w ramach nadchodzącej misji ESA Athena.
Europejski przemysł dostarczył również kluczowe dla sprawnego działania instrumentu „pętlowe rurki cieplne”, które mają zapewnić niską temperaturę całego urządzenia – ma ona być równa zaledwie ułamkowi stopnia powyżej zera absolutnego.
