XPoSat — вторая в мире спутниковая миссия, предназначенная для проведения рентгеновских поляриметрических измерений.
Вот все, что вам нужно знать о миссии.
Что такое XPoSat?
Спутник рентгеновского поляриметра (XPoSat) — это первая индийская миссия, посвященная анализу поляризации рентгеновских лучей, исходящих от ярких небесных источников в диапазоне средних частот.
XPoSat состоит из двух полезных нагрузок, включая индийский рентгеновский поляриметр (POLIX) и рентгеновскую спектроскопию и синхронизацию (XSPECT). Они были построены Рамановским научно-исследовательским институтом и спутниковым центром UR Rao, расположенными в Бангалоре.
Космический аппарат предназначен для наблюдения с низкой околоземной орбиты (~650 км, малое наклонение ~6 градусов).
Предполагаемый срок службы спутника составит около пяти лет, в течение которых XPoSat будет наблюдать источники, излучающие поляризованное рентгеновское излучение. Наблюдения будут проводиться, когда магнетары или нейтронные звезды (они обладают сильными магнитными свойствами и демонстрируют широкий спектр рентгеновской активности) проходят через тень Земли, например, во время периода затмения.
Каковы две научные полезные нагрузки на борту XPoSat?
ПОЛИКС: Это первый в мире прибор, предназначенный для работы в среднем рентгеновском диапазоне с энергией от 8 до 30 килоэлектронвольт (кэВ). Он включает в себя коллиматор, который является ключевым компонентом для фильтрации света, исходящего от ярких источников в поле зрения. Кроме того, имеется рассеиватель, состоящий из четырех пропорциональных детекторов-счетчиков рентгеновского излучения (предотвращающих выход захваченного света). Он будет наблюдать несколько десятков астрономических источников. Он был задуман, спроектирован и построен в RRI.
XSPECT: Он предназначен для быстрого измерения времени и высокого спектроскопического разрешения в энергетическом диапазоне мягкого рентгеновского излучения (0,8–15 кэВ). Он будет наблюдать за различными источниками, такими как рентгеновские пульсары, двойные черные дыры, нейтронные звезды с низким магнитным полем, активные ядра галактик или АЯГ (компактная область в центре галактики, которая излучает значительное количество энергии во всем электромагнитном спектре). ) и магнетары.
Почему миссия XPoSat важна?
До сих пор астрономы в основном использовали и полагались на спектроскопические, визуальные и временные данные, полученные либо от наземных телескопов, либо от спутниковых миссий, от оптического до радиочастотного диапазона электромагнитного спектра. Поляризация небесных источников осуществлялась либо в оптическом, либо в радиодиапазоне.
XPoSat, однако, изменит правила игры и облегчит измерения поляризации рентгеновского излучения от ярких источников, в том числе в диапазоне энергий средней энергии (8-30 кэВ), что никогда раньше не предпринималось.
Команда XPoSat идентифицировала несколько десятков источников рентгеновского излучения. XPoSat будет наблюдать два типа источников — постоянные источники (целевые и известные источники) и переходные источники (пульсары, активные ядра галактик, магнетары).
В космосе рентгеновские лучи поляризуются по нескольким причинам. Например, рентгеновские лучи под воздействием сильных магнитных полей или из-за взаимодействия с материалом, присутствующим вокруг черных дыр. Таким образом, изучая поляризованные рентгеновские лучи, исходящие от превосходных источников, таких как магнетары, черные дыры и окружающая их среда, а также нейтронные звезды, ученые могут исследовать природу излучений и множество процессов, связанных с генерацией этих излучений.
POLIX проведет важные измерения, такие как степень и угол поляризации рентгеновских фотонов из окружающей среды, окружающей черные дыры, нейтронные звезды и другие подобные космические объекты. Эти два дополнительных параметра, наряду со спектрографическими, временными данными и данными визуализации, помогут исследователям в целом улучшить нынешнее понимание небесных тел и, в конечном итоге, разгадать некоторые из неизвестных тайн Вселенной.
Что такое поляризация рентгеновских лучей и зачем ее изучать?
Рентгеновские лучи состоят из электрических и магнитных волн, которые постоянно находятся в движении. Будучи синусоидальными волнами, они не следуют определенному направлению движения. Принимая во внимание, что поляризованный рентгеновский луч одновременно организован и имеет две волны, колеблющиеся в одном направлении.
Когда магнетары или черные дыры испускают рентгеновские лучи, они сталкиваются с самыми разными материалами во Вселенной. Когда рентгеновские лучи проходят через густое облако материалов, электрический компонент рентгеновских лучей излучает фотон в измененном направлении, поскольку теперь он подвергся рассеянию. При этом новый фотон поляризуется в направлении, перпендикулярном плоскости, образовавшейся между исходным и рассеянным фотоном.
Считается, что измерения поляризации – угловой и степени поляризации – дадут ключ к пониманию ярких источников рентгеновского излучения, природы этого излучения и сложного процесса, которому они подвергаются.
Чем XPoSat отличается от рентгеновских экспериментов или миссий по всему миру?
Миссий по измерению поляризации рентгеновских лучей во всем мире было немного. Некоторые из них, такие как HX-POL и XL-Calibur, были краткосрочными экспериментами НАСА и его коллег на воздушном шаре.
Индийские астрономы, используя AstroSat – первую астрономическую космическую миссию Индии, запущенную в сентябре 2015 года – выполнили временную и широкополосную спектроскопию источников рентгеновского излучения, но никаких исследований поляризации не проводилось.
Отсутствие разработки высокочувствительных и точных инструментов делает миссии по измерению поляризации рентгеновских лучей чрезвычайно сложными, поэтому до сих пор было предпринято меньше попыток.
В 2021 году НАСА запустило Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). Он был разработан для работы и выполнения поляризационных измерений рентгеновского излучения в диапазоне мягкого рентгеновского излучения (энергетический диапазон от 2 до 8 кэВ).
Помимо дополнения IXPE, полезная нагрузка XPoSat POLIX будет предлагать расширенный наблюдательный энергетический диапазон, поскольку она предназначена для поляризации рентгеновских лучей в среднем рентгеновском диапазоне (от 8 до 30 кэВ).
