First Science-Bilder von NASAs IXPE-Mission
21 Feb. 2022
NASAs neuestes Röntgenobservatorium IXPE ist einsatzbereit.
Cassiopeia A, dargestellt in IXPE-Daten (magenta) überlagert auf Chandra-Bildern (blau). Bildnachweis: NASA/MSFC/IXPE
James Webb ist nicht das einzige neue Weltraumobservatorium, das 2022 bahnbrechende Wissenschaft betreiben wird. Die NASA hat gerade das erste wissenschaftliche Bild von ihrem neuen Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) veröffentlicht. Die Mission, die Ende 2022 gestartet wurde, wird das Universum bei Röntgenwellenlängen im polarisierten Licht erforschen.
Das obige Bild zeigt eine Ansicht des Supernova-Überrests Cassiopeia A (Cas A) im gleichnamigen Sternbild. In der Nähe von Beta Cassiopeiae im Sternbild Cassiopeia, der Königin, gelegen, hätte das Licht von Cassiopeia A die Erde im späten 17.ten Jahrhundert erreicht, möglicherweise als Stern der 6.ten Größenklasse vom Astronomen John Flamsteed im Jahr 1680 aufgezeichnet. Man nimmt an, dass die Hüllen der ausgestoßenen Schichten die wahre Brillanz der Supernova vor irdischen Augen verdeckt haben könnten. Heute wissen wir, dass es sich tatsächlich um eine Supernova in unserer eigenen Galaxie in 11.000 Lichtjahren Entfernung handelt und eine der letzten bekannten Supernovae in der Milchstraße darstellt.
„Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist ebenso historisch wie das Chandra-Bild desselben Supernova-Überrests“, sagt Martin C. Weisskopf (NASA/MSFC) in einer kürzlichen Pressemitteilung. „Es zeigt das Potenzial von IXPE, neue, bisher ungesehene Informationen über Cassiopeia A zu gewinnen, die gerade analysiert werden.“
Die Nachwirkungen der Supernova-Explosion sandten Schockwellen durch das umgebende interstellare Medium, die im Bild sichtbar sind. Das IXPE-Bild zeigt eine Datenüberlagerung in Magenta, im Vergleich zu früheren Daten, die vom NASA-Röntgenobservatorium Chandra in Blau gesammelt wurden. Das Observatorium betrachtet Ziele im polarisierten Röntgenlicht und fügt eine wesentliche wissenschaftliche Dimension hinzu, wie das Licht durch den Raum reist, was Hinweise auf die Umgebung gibt, aus der es stammt. Das Verständnis von Supernovae ist entscheidend, da sie schwerere Elemente erzeugen, die später in nachfolgenden Generationen von Sternen und Planeten eingebaut werden.
IXPE wird in der Lage sein, erstmals eine Röntgenpolarisation-Karte über die scheinbare Oberfläche des Überrests der Cassiopeia A-Nebel zu erstellen, was Astronomen ermöglicht, die Dynamik und Energiequelle im Nebel zu charakterisieren. Astronomen nutzen auch maschinelles Lernen, um die durch die Mission gesammelten Messungen noch präziser zu machen.
Eine Röntgenkarte von Cas A, die ‚Hot-Spots‘ im expandierenden Nebel zeigt. Bildnachweis: IXPE/NASA
Am 9.ten Dezember 2021 vom Kennedy Space Center an Bord einer SpaceX Falcon-9-Rakete gestartet, ist IXPE das neueste in einer langen Reihe von weltraumgestützten Röntgenobservatorien, darunter Chandra, NuStar und das XMM Newton der Europäischen Weltraumorganisation. Das Observatorium befindet sich in einer äquatorialen niedrigen Erdumlaufbahn, 540 Kilometer über der Erdoberfläche.
Eine künstlerische Darstellung von IXPE im Weltraum. Bildnachweis: IXPE.
Was kommt als Nächstes für IXPE
IXPE ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen NASA und der Italienischen Raumfahrtagentur, die die einzigartigen polarisationsempfindlichen Detektoren für das optische System bereitstellte. IXPE hat eine nominale Missionsdauer von 2 Jahren, doch wie bei vielen Weltraumobservatorien werden Wissenschaftler und Ingenieure versuchen, am Ende der geplanten Laufzeit das Maximum aus IXPE herauszuholen, möglicherweise in einer verlängerten Mission.
Astronomen planen außerdem, IXPE zur Untersuchung von Schwarzen Löchern, Neutronensternen, Magnetaren sowie fernen Quasaren und aktiven galaktischen Kernen zu nutzen. Das Raumfahrzeug trägt drei identische Teleskope an einem 4 Meter langen Ausleger, der nach dem Start ausgefahren wurde. IXPE hat ein effektives Sichtfeld von etwas über 11', fast halb so groß wie der Vollmond.
Es wird spannend sein zu sehen, welche neuen wissenschaftlichen Entdeckungen IXPE in den kommenden Jahren bringen wird.
Die Position von Cas A am Himmel. Bildnachweis: Stellarium.
Man kann den Supernova-Überrest von Cassiopeia A tatsächlich selbst sehen: Cassiopeia A ist ein kleiner, aber nicht unmöglicher Nebel, der mit einem Amateur-Teleskop aufgelöst werden kann… er erscheint als ein Schleier von drei Bogenminuten Durchmesser, knapp sechs Grad östlich des +2,2 Größenklassen hellen Sterns Beta Cassiopeiae. Beobachter haben es geschafft, diesen Nebel visuell mit einem Teleskop mit einer Öffnung von nur 10“ zu erblicken… und er sollte auch mit dem Stellina-Teleskop von Vaonis erreichbar sein!
