Das erste wissenschaftliche Bild des Imaging X-Ray Polarimetry Explorer

Der Supernova-Überrest Cassiopeia A, basierend auf Daten des Imaging X-ray Polarimetry Explorer (Magenta) und des Weltraumteleskops Chandra (Blau). (Credits: NASA / CXC / SAO / IXPE)
Der Supernova-Überrest Cassiopeia A, basierend auf Daten des Imaging X-ray Polarimetry Explorer (Magenta) und des Weltraumteleskops Chandra (Blau). (Credits: NASA / CXC / SAO / IXPE)

Der am 9. Dezember 2021 gestartete Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE) der NASA hat seine ersten Bilddaten seit der monatelangen Inbetriebnahmephase geliefert. Alle Instrumente an Bord des Observatoriums funktionieren gut. Seine Aufgabe besteht darin, einige der rätselhaftesten und extremsten Objekte im Universum zu untersuchen.

IXPE richtete seinen Röntgenblick zuerst auf Cassiopeia A, einem Objekt, das aus den Überresten eines im 17. Jahrhundert explodierten Sterns besteht. Die Schockwellen der Explosion durcheilten das umgebende Gas und heizten es auf hohe Temperaturen auf. Außerdem beschleunigten sie die Teilchen kosmischer Strahlen, wobei sich eine Wolke bildete, die im Röntgenbereich leuchtet. Cassiopeia A wurde bereits von anderen Teleskopen beobachtet, aber der IXPE wird Wissenschaftlern erlauben, es auf eine neue Art und Weise zu erforschen.

Auf dem obigen Bild entspricht die Sättigung des Magenta-Farbtons der Intensität der Röntgenstrahlung, die vom IXPE beobachtet wurde. Überlagert sind Daten über hochenergetische Röntgenstrahlung des Weltraumteleskops Chandra in Blau. Chandra und IXPE besitzen verschiedene Detektoren mit unterschiedlichen Winkelauflösungen. Eine weitere Version dieser Aufnahme zeigt nur IXPE-Daten. Die Bilder enthalten Daten, die der IXPE zwischen dem 11. und dem 18. Januar 2022 gesammelt hat.

Nach dem Start Chandras im Jahr 1999 war Cassiopeia A auch das Motiv seines ersten Bildes. Chandras Röntgenblick offenbarte erstmals, dass es im Zentrum des Supernova-Überrests ein kompaktes Objekt gibt – entweder ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern.

“Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist so historisch wie das Chandra-Bild desselben Supernova-Überrests”, sagte Martin C. Weisskopf, der leitende IXPE-Wissenschaftler am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama). “Es demonstriert das Potenzial des IXPE, neue, nie zuvor gesehene Informationen über Cassiopeia A zu gewinnen, die jetzt analysiert werden.”

Eine Schlüsselmessung, die Wissenschaftler mit dem IXPE machen werden, ist die Polarisation – eine Möglichkeit zu sehen, wie das Röntgenlicht während seiner Reise durch den Raum orientiert ist. Die Polarisation des Lichts enthält Hinweise auf die Umgebung, aus der das Licht stammt. Die Instrumente des IXPE messen außerdem die Energie, den Ankunftszeitpunkt und die Position der Röntgenquellen am Himmel.

“Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist hervorragend und wir freuen uns darauf, die Polarimetriedaten zu analysieren, um etwas mehr über diesen Supernova-Überrest zu erfahren”, sagte Paolo Soffitta, der italienische leitende IXPE-Wissenschaftler vom National Institute of Astrophysics (INAF) in Rom.

Dieses Bild zeigt den Supernova-Überrest Cassiopeia A anhand von Daten des IXPE allein. (Credits: NASA)
Dieses Bild zeigt den Supernova-Überrest Cassiopeia A anhand von Daten des IXPE allein. (Credits: NASA)

Mit den Polarisationsdaten von Cassiopeia A wird der IXPE Wissenschaftlern erstmals ermöglichen zu sehen, wie die Stärke der Polarisation innerhalb des zehn Lichtjahre großen Supernova-Überrests variiert. Die Forscher arbeiten derzeit mit den Daten, um die erste Röntgenpolarisationskarte des Objekts zu erstellen. Das wird neue Anhaltspunkte dazu geben, wie die Röntgenstrahlung von Cassiopeia A produziert wird.

“Die zukünftigen Polarisationsbilder des IXPE sollten die Mechanismen im Zentrum dieses berühmten kosmischen Beschleunigers enthüllen”, sagte Roger Romani, ein Mitglied des IXPE-Teams von der Stanford University. “Um einige Details zu zeigen, haben wir eine Möglichkeit entwickelt, um die IXPE-Messungen mittels maschinellem Lernen noch präziser zu machen. Wir freuen uns auf das, was wir durch die Analyse all der Daten finden werden.”

Der IXPE startete an Bord einer Falcon-9-Rakete von Cape Canaveral und kreist jetzt 600 Kilometer über dem Erdäquator. Die Mission ist ein Gemeinschaftsprojekt zwischen der NASA und der Italian Space Agency mit Partnern und wissenschaftlichen Mitarbeitern in zwölf Ländern. Ball Aerospace mit Sitz in Broomfield (Colorado) betreibt die Operationen des Observatoriums.

Quelle

(THK)

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