Kansainvälinen röntgenobservatorio

International X-ray Observatory ( IXO ) on kolmen avaruusjärjestön: NASAn , Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja Japan Aerospace Exploration Agencyn (JAXA) kehittämä röntgenteleskooppi . Käyttöönotto on suunniteltu vuodelle 2021. Toukokuussa 2008 ESA ja NASA muodostivat koordinointiryhmän, johon kaikki kolme laitosta osallistuivat, tutkimaan mahdollisuutta yhdistää olemassa olevat ja Constellation -X

Tieteelliset tavoitteet

Röntgenhavainnot ovat tärkeitä tähtien, galaksien ja koko maailmankaikkeuden rakenteen ja kehityksen ymmärtämiseksi . Röntgensäteet paljastavat maailmankaikkeuden kuumia kohtia – paikkoja, joissa hiukkaset ovat sähköistyneet tai kuumentuneet erittäin korkeisiin lämpötiloihin voimakkaiden magneettikenttien, voimakkaiden räjähdysten ja voimakkaiden gravitaatiovoimien vaikutuksesta. Taivaalla olevat röntgensädelähteet liittyvät myös tähtien evoluution eri vaiheisiin, kuten supernovajäänteisiin , neutronitähtiin ja mustiin aukkoihin [1] .

IXO tutkii universumia röntgensäteillä ja yrittää löytää vastauksia kysymyksiin seuraavilta alueilta [2] :

• Aineen tila äärimmäisissä olosuhteissa:  — Supermassiivisten mustien aukkojen kehittäminen  - Aine kiertää mustia aukkoja — Neutronitähtien  tilan vakauttaminen
• Rakenteiden muodostuminen:  — Pimeän aineen ja pimeän energian luonne  — Tilapalaute [3]  — Baryonien puuttuminen [4]
• Aineen ja energian elinkaari:  - Alkuaineiden alkuperä ja hajonta  - Hiukkaskiihtyvyys  - Planeettojen muodostuminen  — Tähtien magneettikentät

Näiden modernin tieteen kysymysten ratkaisemiseksi IXO seuraa kiertoradat lähellä mustien aukkojen tapahtumahorisonttia , mittaa mustien aukkojen kiertoa useissa sadoissa aktiivisissa galaktisissa ytimissä (AGN) ja käyttää spektroskopiaa aineen ulosvirtauksen kuvaamiseen galaktisista ytimistä niiden aikana. huippuaktiivisuus, supermassiivisten mustien aukkojen etsiminen punasiirtymän z = 10 ulkopuolelta, massiivinen liikkeiden ja turbulenssien kartoittaminen galaksiklustereissa , puuttuvien baryonien etsiminen massiivisista kosmisista rakenteista ja palauteprosessi, jossa mustat aukot vapauttavat energiaa galaktisissa ja galaksien välisissä mittakaavassa [ 5] [6] .

Kaikki tämä antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden ymmärtää paremmin aineen ja energian (sekä näkyvän että pimeän) historiaa ja kehitystä sekä niiden vuorovaikutusta suurten rakenteiden muodostumisessa.

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi tarvitaan erittäin suurta herkkyyttä kaukaisen maailmankaikkeuden tutkimiseen. Tämä puolestaan ​​edellyttää, että kaukoputkessa on laaja tiedonkeruualue, hyvä kulmaresoluutio sekä erittäin tarkka spektroskopia [7] .

IXO-kokoonpano

Teleskoopin pääkomponentti on suuri peili, jonka keräilypinta-ala on noin 3 m 2 , resoluutio 5 kaarisekuntia ja polttoväli 20 m [7] [8] .

Mittauslaitteet

IXO:lle asetetut tieteelliset tavoitteet edellyttävät paljon tiedon keräämistä eri tekniikoilla: spektroskopiaa, ajoitusta, valokuvausta ja polarimetriaa . Siksi IXO:lla on useita ilmaisimia, jotka tarjoavat tarvittavat tiedot röntgenlähteistä auttaakseen ymmärtämään niissä tapahtuvia fyysisiä prosesseja.

Kaksi korkearesoluutioista spektrometriä, mikrokalorimetri ja joukko dispersiohilaa varmistavat spektrin korkean laadun 0,1–10 keV kaistalla, jossa useimmilla ioneilla on röntgenviivat. Näiden instrumenttien yksityiskohtaisen spektroskopian avulla tähtitieteilijät voivat oppia plasman lämpötilasta, koostumuksesta ja nopeudesta universumissa. Lisäksi röntgenspektrin tiettyjen piirteiden tutkiminen mahdollistaa aineen olemassaolon olosuhteiden tutkimisen voimakkaissa painovoimakentissä supermassiivisten mustien aukkojen ympärillä.

Neutronitähtien ja mustien aukkojen tutkimiseksi IXO :lla on röntgenpolarimetri , joka määrittää niiden ominaisuudet ja vaikutukset ympäristöön.

Ilmaisimet sijoitetaan kahdelle alustalle: liikkuville (MIP) ja kiinteille instrumenteille (FIP). Siirrettävä alusta on välttämätön, koska röntgenteleskoopit eivät voi taittaa kuin näkyvän spektrin teleskoopit. Siksi IXO käyttää MIP:tä, joka sisältää seuraavat instrumentit: laajakulmaisen ja kovan röntgendetektorin, korkean spektriresoluution spektrometrin, tarkan ajoituslaitteen ja polarimetrin . Nämä laitteet vaihtavat paikkoja vuorotellen ollakseen peilin keskipisteessä ja vastaanottaakseen tietoja.

Röntgendiffraktiospektrometri sijoitetaan kiinteälle instrumentille. Tämä spektrometri tarjoaa korkean spektrin resoluution pehmeällä röntgensäteilyllä. Sitä käytetään määrittämään lämpimän intergalaktisen väliaineen ominaisuuksia, ulosvirtauksia aktiivisista galaktisista ytimistä ja plasman ulostyöntöjä tähtien koronasta.

Osa peilin säteistä taittuu CCD-ryhmään , joka toimii samanaikaisesti aktiivisen MIP-laitteen kanssa ja kerää tietoja laitteista, jotka eivät tällä hetkellä ole polttoasennossa. Jotta vältytään kaukoputken oman säteilyn vaikutukselta vastaanotettuun dataan, itse IXO:n ja sen instrumenttien on oltava erittäin kylmiä. Siksi IXO-instrumenttialustassa on suuri kilpi, joka estää valon Auringosta, Maasta ja Kuusta. Muuten kaukoputken kuumennus johtaisi vääristymiin vastaanotetuissa tiedoissa. IXO:n ylivoima nykyisiin röntgenteleskooppeihin verrattuna vastaa siirtymistä 5 metrin kaukoputkesta 22 metrin kaukoputkeen.

Käynnistä

Satelliitin suunniteltu laukaisupäivä on 2021. Teleskoopin toimitusajoneuvo on joko Ariane V tai Atlas V.

Tieteellinen toiminta

IXO on suunniteltu toimimaan vähintään 5 vuodeksi, ja sen tehtävää voidaan jatkaa jopa 10 vuodella. Siten IXO:n tieteellistä toimintaa harjoitetaan vuosina 2021-2030 [7] .

Muistiinpanot

1. ↑ Miksi IXO . Haettu 20. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 28. heinäkuuta 2010. (määrätön)
2. ↑ IXO Science Goals . Käyttöpäivä: 20. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2010. (määrätön)
3. ↑ Kosminen palaute Supermassive Black Holesilta, Andrew C. Fabian et. al. . Käyttöpäivä: 16. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2010. (määrätön)
4. ↑ Linnunradan kadonneet baryonit ja paikallinen ryhmä, Joel N. Bregman et al. . Käyttöpäivä: 16. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2010. (määrätön)
5. ↑ Stellar Mass Black Holes and Their Progenitors, J. Miller et al. . Käyttöpäivä: 16. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2010. (määrätön)
6. ↑ The Evolution of Galaxy Cluster Across Cosmic Time, M. Arnaud et al. . Käyttöpäivä: 16. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2010. (määrätön)
7. ↑ 1 2 3 International X-ray Observatory Activity -toimintaehdotus vastauksena Astro2010-ohjelman priorisointipaneeliin RFI#1, IXO:n suorituskykyvaatimukset, s. 7 . Haettu 16. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 28. toukokuuta 2010. (määrätön)
8. ↑ International X-Ray Observatoryn mekaaninen yleiskatsaus, David W. Robinson, IEEE Aerospace Conference, s. 3, 2009 . Käyttöpäivä: 16. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2010. (määrätön)