توفر مهمة XRISM، التي تقودها وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) وبدعم من الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (NASA) ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، رؤى جديدة للكون من خلال التصوير بالأشعة السينية لمجموعات المجرات وبقايا المستعرات الأعظم، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في الاستكشاف الكوني.
يمكن للأشعة السينية المنبعثة من معظم الغاز الساخن الموجود في الكون، وغير المرئية بأعيننا، أن تكشف العديد من الألغاز الكونية. اكتملت الآن عمليات رصد "الضوء الأول" لهذا الغاز بواسطة مهمة التصوير بالأشعة السينية والتحليل الطيفي (XRISM) التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية. ويظهرون أن المهمة ستلعب دورًا مهمًا في الكشف عن تطور الكون وبنية المكان والزمان.
تُظهر الصور الاختبارية الأولى لـXRISM عنقودًا مجريًا وبقايا مستعر أعظم - الغلاف الخارجي الذي خلفه انفجار نجم ضخم. بالإضافة إلى ذلك، يقيس XRISM طاقة الأشعة السينية المنبعثة من بقايا المستعرات الأعظم للكشف عن العناصر الكيميائية الموجودة بداخلها. توضح هذه الملاحظات القدرات الاستثنائية لأداتي XRISM العلميتين. وقد تم إجراؤها خلال "مرحلة تشغيل" المهمة - وهي المرحلة التي يجري فيها المهندسون جميع الاختبارات وعمليات التفتيش اللازمة لضمان عمل المركبة الفضائية بأفضل شكل ممكن. صور الأشعة السينية للكون خاصة. وهي تبدو مختلفة تمامًا عن الصور المرئية والأشعة تحت الحمراء التي اعتدنا رؤيتها، مثل تلك التي التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي وتلسكوب هابل الفضائي. ونظرًا لأن الأشعة السينية هي نوع من الضوء عالي الطاقة جدًا المنبعث خلال الأحداث الأكثر سخونة والأكثر عنفًا، فيمكنها أيضًا نقل معلومات فريدة حول أكثر الظواهر عنفًا في الكون.
XRISM هو تعاون بين وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (NASA)، بمشاركة كبيرة من وكالة الفضاء الأوروبية (ESA). وفي مقابل توفير الأجهزة والمشورة العلمية، تحصل وكالة الفضاء الأوروبية على 8% من وقت المراقبة المتاح لـXRISM. قالت كارول مونديل، مديرة قسم العلوم في وكالة الفضاء الأوروبية: "من المثير أن XRISM قد أنتج بالفعل مثل هذه الملاحظات العلمية الرائعة على الرغم من أنه لم يتم معايرتها بالكامل بعد. وهذا يدل على أن هذه المهمة توفر لمجتمعنا العلمي إمكانية اكتشافات رائدة في دراسة الظواهر الأكثر نشاطًا في الكون. أهنئ الفرق الهندسية في JAXA وESA وNASA على تحقيق هذا الإنجاز المهم".
التقطت أداة XRISM Galaxy Group Abell 2319 Xtend مجموعة المجرات Abell 2319 بالأشعة السينية، كما هو موضح هنا باللون الأرجواني. الخلفية عبارة عن صورة للأرض تظهر المنطقة في الضوء المرئي. مصدر الصورة: وكالة الفضاء اليابانية/ناسا/XRISMXtend؛ الخلفية: مفاجآت صيف دبي
هذه الصورة الرائدة عبارة عن منظر واسع الزاوية لمجموعة مجرات قريبة تسمى Abell 2319. باللون الأرجواني، نرى ضوء الأشعة السينية الصادر عن غاز تبلغ درجة حرارته مليون درجة والذي يتخلل بين المجرات في العنقود. وتساعد مراقبة هذا الغاز علماء الفلك على قياس الكتلة الإجمالية لمجموعات المجرات والكشف عن معلومات حول ولادة الكون وتطوره.
ستوفر عمليات رصد XRISM لعناقيد المجرات أيضًا نظرة ثاقبة حول كيفية إنتاج الكون وتوزيع العناصر الكيميائية التي نجدها على الأرض اليوم. الغاز الساخن الموجود في عناقيد المجرات هو بقايا مليارات السنين من ولادة النجوم وموتها. من خلال دراسة الأشعة السينية المنبعثة من الغاز، سيكتشف XRISM "المعادن" (عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم) التي يحتوي عليها الغاز ويرسم خريطة لكيفية غنى الكون بهذه العناصر.
تم التقاط هذه الصورة لـ Abell 2319 باستخدام أداة XRISM's Xtend، والتي تستخدم كاميرا CCD لالتقاط صور موسعة للأجسام التي تنبعث منها الأشعة السينية والمناطق المحيطة بها. إن قدرة Xtend الفريدة على التقاط مجموعات نجمية بأكملها في وقت واحد تجعل فهمنا للبنية واسعة النطاق للكون خطوة عملاقة إلى الأمام. يتعلم أكثر.
التقطت أداة الدقة الخاصة بـXRISM بيانات من بقايا المستعر الأعظم N132D في سحابة ماجلان الكبرى، مما أدى إلى إنتاج طيف الأشعة السينية الأكثر تفصيلاً على الإطلاق لهذا الجسم. يُظهر الطيف القمم المرتبطة بالسيليكون والكبريت والأرجون والكالسيوم والحديد. الصورة الداخلية الموجودة على اليمين هي صورة N132D تم التقاطها بواسطة أداة XRISM's Xtend. المصدر: وكالة استكشاف الفضاء اليابانية/ناسا/XRISMResolve وXtend
تُظهر هذه الصورة الملونة بقايا نجم ضخم انفجر في سحابة ماجلان الكبرى القريبة. تمثل الألوان المختلفة طاقات مختلفة لضوء الأشعة السينية، حيث يتمتع اللون الأحمر بأقل طاقة والأزرق يتمتع بأعلى طاقة.
تمكنت XRISM، باستخدام أداة Resolve الخاصة بها، من تكملة صورة Xtend لبقايا المستعر الأعظم (أعلى اليمين) للحصول على صورة فائقة الوضوح للعناصر الكيميائية الموجودة في N132D. وبهذه الطريقة، يستطيع العلماء حساب الموقع الدقيق لكل عنصر في بقايا المستعر الأعظم.
يمكن لـXRISM التعرف على كل عنصر عن طريق قياس الطاقة المحددة لضوء الأشعة السينية المنبعث منه. تظهر الصورة أعلاه قمم منفصلة لم يكن من الممكن تمييزها في السابق؛ وهذا يوفر الأساس لرؤى حول تكوين وتوزيع العناصر في الكون التي تشكل أساس النجوم والكواكب والحياة نفسها.
يتيح لنا تصميم Resolve الفريد أيضًا استكشاف درجة حرارة وكثافة وحركة الغاز الساخن المنبعث من الأشعة السينية في بقايا المستعر الأعظم هذا بمزيد من التفصيل أكثر من أي وقت مضى. وهذا سيكشف بالضبط كيفية تفاعل البقايا مع محيطها، وكذلك طبيعة الانفجار الذي خلقها في المقام الأول.
انطلقت مهمة التصوير والتحليل الطيفي بالأشعة السينية (XRISM) التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) على صاروخ H-IIA من مركز تانيغاشيما الفضائي الياباني في الساعة 08:42 بتوقيت اليابان/00:42 بتوقيت بكين/01:42 بالتوقيت المركزي للولايات المتحدة في 7 سبتمبر 2023. يمثل إطلاقه الناجح بداية مهمة طموحة لاستكشاف نمو مجموعات المجرات، والتركيب الكيميائي للكون، والمجرة. أقصى حدود المكان والزمان. مصدر الصورة: جاكسا
ما الذي قامت به وكالة استكشاف الفضاء اليابانية منذ إطلاقها؟
تم إطلاق XRISM في 6 سبتمبر. ومنذ ذلك الحين، بذل مهندسو وعلماء وكالة استكشاف الفضاء اليابانية جهدًا كبيرًا لتجهيز التلسكوب للبحث العلمي. يتضمن ذلك تشغيل واختبار أداتي XRISM: Xtend وResolve.
المركبة الفضائية حاليا في حالة جيدة. وأكدت فحوصات الأنظمة الموجودة على متن المركبة، مثل تلك التي تتحكم في الطاقة وتوجيه المركبة الفضائية والاتصالات مع الأرض، أنها كانت تعمل كما هو مخطط لها. تم اختبار الأجهزة التي قدمتها وكالة الفضاء الأوروبية في وقت مبكر من مرحلة التشغيل وعملت جميعها كما هو متوقع.
تعمل أداة Xtend ببراعة. تعمل أداة "الحل" بشكل جيد أيضًا. دقة الطاقة الخاصة بها - وهي مقياس رئيسي للأداء العلمي - تتجاوز حتى المتطلبات. ومع ذلك، لم يتمكن المهندسون بعد من فتح الفلتر الذي يغطي الكاشف، والذي تم تصميمه لحماية الكاشف قبل وأثناء الإطلاق. الجهود جارية حاليًا لحل المشكلة، لكن فريق XRISM قرر أن الملاحظات العلمية المخطط لها يجب أن تفترض أن الفلتر سيبقى في مكانه. يُظهر طيف الطاقة N132D أن البحث العلمي الرائد لا يزال ممكنًا.
سوف يقوم برنامج XRISM بدراسة ضوء الأشعة السينية للكون من خلال مزيج غير مسبوق من قوة تجميع الضوء ودقة الطاقة (القدرة على التمييز بين الأشعة السينية ذات الطاقات المختلفة). ستقدم المهمة صورة للعديد من المواضيع، بما في ذلك ديناميكيات مجموعات المجرات، والتركيب الكيميائي للكون، وتدفق المادة حول الثقوب السوداء الهائلة المتراكمة (النوى المجرية النشطة، أو AGNs). مصدر الصورة: وكالة الفضاء الأوروبية
ما هي الخطوة التالية؟
ستنتهي مرحلة تصحيح أخطاء المركبة الفضائية في نهاية شهر يناير. وفي شهر فبراير/شباط، ستبدأ وكالة استكشاف الفضاء اليابانية في معايرة الجهاز وإظهار قدراته.
كجزء من برنامج مراقبة عام مفتوح للعلماء في جميع أنحاء العالم، فإن وقت المراقبة المخصص لوكالة الفضاء الأوروبية سيسمح للعلماء الأوروبيين باغتنام الفرص العلمية غير العادية التي توفرها القدرات الطيفية عالية الدقة غير المسبوقة لـResolution. تمت دعوة العلماء لتقديم مقترحات للملاحظات التي يرغبون في البدء بها في أغسطس 2024. والموعد النهائي هو 4 أبريل 2024.
من خلال الجمع بين تلسكوب كبير للأشعة السينية وأحدث الأدوات العلمية، سيحل تلسكوب أثينا الأسئلة الرئيسية في الفيزياء الفلكية، مثل: كيف ولماذا تتجمع المادة العادية في الأجرام السماوية؟ كيف ولماذا تتحد المادة العادية في الهياكل التي نراها اليوم (المجرات والمجموعات وعناقيد المجرات) مصدر الصورة: وكالة الفضاء الأوروبية
قال Matteo Guainazzi، عالم مشروع XRISM التابع لوكالة الفضاء الأوروبية: "تظهر هذه الصور الضوئية الأولى أن XRISM يفي بوعده بالدخول في عصر جديد من التصوير الطيفي عالي الدقة للغازات الساخنة في الكون. ويتم تشجيع العلماء من الدول الأعضاء في وكالة الفضاء الأوروبية بشدة على اغتنام الفرصة الفريدة التي يوفرها XRISM وتقديم مقترحات لعمليات الرصد باستخدام هذا التلسكوب الرائع."
ستكمل عمليات الرصد باستخدام XRISM عمليات الرصد التي يقوم بها تلسكوب XMM-Newton للأشعة السينية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، وستضع أساسًا جيدًا لخطة المراقبة لمهمة وكالة الفضاء الأوروبية المستقبلية واسعة النطاق "أثينا الجديدة". تم تصميم هذا الأخير ليتجاوز بشكل كبير الأداء العلمي لمراصد الأشعة السينية الطيفية والمسحية الموجودة.
المصدر المجمع: ScitechDaily