Zusammengesetztes Röntgenbild mit IXPE-Daten in Magenta und Chandra-Daten in Blau. (NASA/CXC/SAO/IXPE) Ein neues Teleskop, das einen Blick in das verdrehte Röntgenuniversum werfen soll, hat gerade seine ersten Bilddaten zurückgesendet.
Der Imaging X-Ray Polarimetry Explorer ( IXPE ), ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und der italienischen Raumfahrtbehörde, richtete seinen Blick auf eine der berühmtesten Explosionen in der Milchstraße: Cassiopeia A.
Es liegt 11.000 Lichtjahre entfernt und ist der expandierende Überrest eines Sterns, von dem man annimmt, dass er in den 1690er Jahren bei der Explosion beobachtet wurde. Und es ist eines der am besten untersuchten Objekte in der Milchstraße, und das aus gutem Grund – es hat einige unschätzbare Erkenntnisse darüber geliefert Supernovae.
Cassiopeia A sendet Licht in mehreren Wellenlängen aus, darunter Radio-, optische und natürlich Röntgenstrahlung. Tatsächlich war das erste wissenschaftliche Bild von Chandra, einem anderen Röntgenobservatorium der NASA, ebenfalls Cassiopeia A.
Ein Komposit von Cassiopeia A aus dem Jahr 2005, das Daten von Hubble, Spitzer und Chandra kombiniert. (NASA/JPL-Caltech)
Aber IXPE zeigt uns das Objekt auf eine Weise, die wir noch nie zuvor gesehen haben.
„Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist genauso historisch wie das Chandra-Bild desselben Supernova-Überrests.“ sagt der Astronom und IXPE-Hauptforscher Martin C. Weisskopf des Marshall Space Flight Center der NASA.
„Es zeigt das Potenzial von IXPE, neue, noch nie dagewesene Informationen über Cassiopeia A zu gewinnen, das derzeit analysiert wird.“
In Cassiopeia A ist viel los. Vor seinem Tod war der Vorläuferstern ein massives Objekt, das, als ihm der Treibstoff ausging, instabil wurde und seine äußeren Schichten abstieß, um eine Wolke aus zirkumstellarer Materie zu erzeugen. Als die Supernova schließlich stattfand, drang die Schockwelle also nicht in den unberührten Weltraum ein, sondern in eine relativ dichte Wolke.
Die Stöße und Magnetfelder, die aus dieser intensiven Umgebung entstehen, können Synchrotrons erzeugen, die Elektronen beschleunigen und so hochenergetische Röntgenstrahlung erzeugen.
Chandra hat faszinierende Untersuchungen durchgeführt; Die Kombination von Chandra-Daten mit Licht in anderen Wellenlängen hat es Astronomen beispielsweise ermöglicht Ordnen Sie die verschiedenen Elemente zu in Cassiopeia A, die während der Riesenexplosion ausgespuckt wurden.
IXPE wurde speziell zur Untersuchung der Polarisation von Röntgenstrahlen entwickelt. Wenn Licht von einer Quelle emittiert wird, sind seine Wellen in alle Richtungen ausgerichtet. Wenn dieses Licht auf ein Medium trifft, kann sich das ändern.
Beispielsweise kann der Durchgang durch Gas einige Orientierungen absorbieren. Auch das Abprallen von Gegenständen kann die Ausrichtung einiger Wellenlängen verändern. Wir nennen diesen Effekt Polarisation.
Für ein Objekt wie Cassiopeia A werden uns detaillierte Polarisationsdaten mehr über die Umgebung innerhalb des Supernova-Überrests verraten. Es wird mehr Informationen darüber liefern, wie Licht absorbiert und reflektiert wird und über das Gewirr der Magnetfelder, die eine Supernova erzeugt.
IXPEs Karte der Röntgenlichtintensität von Cassiopeia A. (NASA)
„Die zukünftigen Polarisationsbilder von IXPE sollten die Mechanismen im Herzen dieses berühmten kosmischen Beschleunigers enthüllen.“ sagt der Astronom Roger Romani der Stanford University.
„Um einige dieser Details zu ergänzen, haben wir eine Möglichkeit entwickelt, die Messungen von IXPE noch präziser zu machen maschinelles Lernen Techniken. „Wir sind gespannt darauf, was wir bei der Analyse aller Daten finden werden.“
Das Teleskop wird von seiner Position in der erdnahen Umlaufbahn aus auch die Polarisation von Röntgenstrahlen von einigen der energiereichsten Quellen in der Milchstraße und im weiteren Universum darüber hinaus untersuchen. Dazu gehören Neutronensterne, Pulsare , Magnetare, Schwarze Löcher und Quasargalaxien, die mit zum hellsten Licht im Universum leuchten. IXPE wird außerdem Lichtintensität, Ankunftszeit und Position am Himmel kartieren.
Cassiopeia A ist ein ausgezeichneter Ausgangspunkt.
„Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist bellissima“ sagt der Astronom und IXPE-Hauptforscher Paolo Soffitta vom Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Italien, „und wir freuen uns darauf, die Polarimetriedaten zu analysieren, um noch mehr über diesen Supernova-Überrest zu erfahren.“