بزرگترین اسرار تولد ستاره‌ای پرتو ایکس

کاوشگر قطب سنجی پرتو ایکس تصویربرداری (IXPE) که در دسامبر 2021 راه اندازی شد، یک ابزار نجومی مهمی است که به دور زمین می چرخد ​​و انتشارات اشعه ایکس از پدیده های کیهانی مانند اختروش ها، بلازارها و سیاهچاله ها را مطالعه می کند. یافته‌های آن در حل اسرار طولانی مدت کیهانی، مانند فرآیندهای شتاب در بلازارها و فعالیت بقایای ابرنواخترها، بسیار مهم بوده است.

بزرگترین اسرار تولد ستاره‌ای پرتو ایکس – IXPE، یک ماموریت نجومی پرتو ایکس که در سال 2021 راه اندازی شد، درک ما از پدیده های کیهانی مانند بلازارها و بقایای ابرنواخترها را متحول کرده است.

در 9 دسامبر، اخترشناسان و فیزیکدانان دو سال از علم پرتو ایکس توسط ماموریت IXPE (کاوشگر قطب سنجی پرتو ایکس تصویربرداری) ناسا را ​​گرامی داشتند.

IXPE ماموریت مشترک ناسا و آژانس فضایی ایتالیا برای مطالعه نور پرتو ایکس قطبی شده است.

 قطبی شدن مشخصه ای از نور است که می تواند به افشای اطلاعاتی در مورد اینکه نور از کجا آمده است، مانند هندسه و عملکرد درونی منابع انرژی فوق العاده قدرتمندی که از آن سرچشمه می گیرد، کمک کند.

IXPE که در 9 دسامبر 2021 به فضا پرتاب شد ، به دور زمین حدود 340 مایل ارتفاع می‌چرخد و تابش اشعه ایکس را از پدیده‌های کیهانی قدرتمند هزاران تا میلیاردها سال نوری از زمین، از جمله اختروش‌ها، بلازارها، بقایای انفجارهای ابرنواختر مانند ستاره‌های نوترونی و بالا مطالعه می‌کند. – جریان های ذرات انرژی که از مجاورت سیاهچاله ها با سرعتی تقریباً نور پرتاب می شوند.

آلن مارشر، اخترشناس دانشگاه بوستون که رهبری یک گروه تحقیقاتی را بر عهده دارد که از یافته های IXPE برای تجزیه و تحلیل سیاهچاله های کلان پرجرم استفاده می کند، می گوید: «افزودن قطبش اشعه ایکس به زرادخانه قطبش رادیویی، فروسرخ و نوری ما یک تغییر دهنده بازی است.

همه ما با اشعه ایکس به عنوان یک ابزار پزشکی تشخیصی برای انسان آشنا هستیم.

 جوزفین وونگ، محقق دانشگاه استنفورد، که در اکتبر بر اساس مطالعات IXPE از سحابی باد تپ اختر MSH 15، یکی از نویسندگان یافته‌ها بود، گفت: اینجا ما از آنها به روشی متفاوت استفاده می‌کنیم، اما آنها دوباره اطلاعاتی را آشکار می‌کنند که در غیر این صورت از ما پنهان است. -52 ، حدود 16000 سال نوری از زمین فاصله دارد.

مارتین ویسکوپف، اخترفیزیکدانی که توسعه IXPE را رهبری کرد و تا زمان بازنشستگی از ناسا در بهار 2022 به عنوان محقق اصلی آن خدمت کرد، موافقت کرد.

هیچ شکی وجود ندارد که IXPE نشان داده است که پلاریمتری اشعه ایکس مهم و مرتبط با درک بیشتر ما از نحوه عملکرد این سیستم های پرتو ایکس جذاب است.

– مارتین ویسکوپف، بازرس بازنشسته IXPE

به عنوان مثال، دانشمندان مدت‌هاست که اصول blazars مانند Markarian 501 و Markarian 421 را درک کرده‌اند .

 بلازار سیاهچاله ای عظیم است که موادی را که در اطراف آن در یک دیسک می چرخد ​​تغذیه می کند و جت های قدرتمندی از ذرات کیهانی پرسرعت ایجاد می کند که در دو جهت عمود بر دیسک دور می شوند.

 اما چگونه آن ذرات به چنین انرژی های بالایی شتاب می گیرند؟ داده های IXPE که در نوامبر 2022 در مجله Nature منتشر شد ، مقصر را در Markarian 501 به عنوان یک موج شوک در جت شناسایی کرد.

بزرگترین اسرار تولد ستاره‌ای پرتو ایکس

این تصویر ناسا ساختار یک جت سیاه‌چاله را نشان می‌دهد که از مشاهدات اخیر کاوشگر پلاریمتری پرتو ایکس (IXPE) از blazar Markarian 421 استنباط شده است.

 این جت توسط یک دیسک برافزایشی که در پایین تصویر نشان داده شده است، تغذیه می‌شود، که در طول زمان به دور سیاهچاله می‌چرخد و به درون سیاهچاله سقوط می‌کند.

 میدان های مغناطیسی حلزونی از طریق جت عبور می کنند. مشاهدات IXPE نشان داده است که اشعه ایکس باید در یک شوک ناشی از مواد مارپیچ در اطراف میدان های مغناطیسی مارپیچ ایجاد شود.

 داخل قسمت جلوی ضربه را نشان می دهد. اشعه ایکس در ناحیه سفید نزدیک به جلوی شوک تولید می شود، در حالی که انتشار نوری و رادیویی باید از مناطق متلاطم تر دورتر از شوک منشاء بگیرد.

یانیس لیوداکیس، محقق برنامه فوق دکتری ناسا در مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا در هانتسویل، آلاباما، گفت: “این یک معمای 40 ساله است که ما آن را حل کرده ایم.”

 ما بالاخره تمام قطعات پازل را در اختیار داشتیم و تصویری که آنها ساخته بودند واضح بود.

IXPE همچنین مطالعات بی‌سابقه‌ای را روی سه بقایای ابرنواختر – Cassiopeia A ، Tycho و SN 1006 انجام داد که به دانشمندان کمک کرد تا درک بیشتری از منشاء و فرآیندهای میدان‌های مغناطیسی اطراف این پدیده‌ها داشته باشند.

IXPE حتی در حال روشن کردن مکانیسم های اساسی کهکشان خودمان است.

 بر اساس مطالعات IXPE که در اوایل سال 2022 انجام شد، سیاهچاله‌ی ابرپرجرم در مرکز کهکشان راه شیری، Sagittarius A* ، حدود 200 سال پیش از خواب بیدار شد تا گاز و دیگر ذرات کیهانی را ببلعد و یک شعله‌ی پرتو ایکس شدید و کوتاه‌مدت ایجاد کرد.

 با ترکیب داده‌های IXPE، چاندرا و ماموریت XMM-Newton آژانس فضایی اروپا ، محققان تشخیص دادند که این رویداد در حدود آغاز قرن نوزدهم رخ داده است.

استیو اهلرت، دانشمند پروژه IXPE در مارشال ناسا گفت: «ما می دانیم که تغییر می تواند برای کهکشان های فعال و سیاهچاله های بزرگ در مقیاس زمانی انسانی اتفاق بیفتد.

 IXPE به ما کمک می کند تا مقیاس زمانی تغییر سیاهچاله در مرکز کهکشان را بهتر درک کنیم.

 ما مشتاق هستیم که آن را بیشتر مشاهده کنیم تا مشخص کنیم کدام تغییرات معمولی و کدام یک منحصر به فرد هستند.”

این تصویر جدید از باقیمانده ابرنواختر SN 1006 داده‌های کاوشگر قطب‌سنجی پرتو ایکس ناسا و رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا را ​​ترکیب می‌کند.

 عناصر قرمز، سبز و آبی به ترتیب پرتوهای ایکس با انرژی کم، متوسط ​​و زیاد را منعکس می کنند که توسط چاندرا شناسایی شده است.

 داده‌های IXPE، که قطبش نور پرتو ایکس را اندازه‌گیری می‌کنند، در گوشه سمت چپ بالا به رنگ بنفش نشان داده می‌شوند، با افزودن خطوطی که حرکت میدان مغناطیسی باقیمانده به سمت بیرون را نشان می‌دهند.

IXPE همچنین از مشاهدات رویدادهای کیهانی پیش‌بینی نشده پشتیبانی کرده است – مانند درخشان‌ترین پالس تشعشعات ثبت‌شده تا به حال، که به طور ناگهانی در منظومه شمسی ما در اکتبر 2022 رخنه کرد.

به گفته محققان ، این پالس از یک انفجار پرتو گامای قدرتمند ناشی می شود که احتمالاً بیش از یک بار در 10000 سال رخ نمی دهد.

 با پشتیبان‌گیری از داده‌های تلسکوپ فضایی فرمی ناسا و سایر تصویربرداران، IXPE به تعیین نحوه سازماندهی انتشار قدرتمند کمک کرد و تأیید کرد که تصویربرداران زمین جت را تقریباً مستقیماً رو به رو مشاهده کرده‌اند.

شاید برای دانشمندان فضایی هیجان‌انگیزترین این باشد که چگونه داده‌های IXPE عقل متعارف را در مورد کلاس‌های مختلف منابع پرانرژی تغییر می‌دهد.

هلرت گفت: «بسیاری از نتایج قطبی شده اشعه ایکس که در دو سال گذشته دیده‌ایم، شگفت‌انگیز بزرگی بودند و مدل‌های نظری را درست از پنجره بیرون انداختند.

«دیدن نتایجی که پیش‌بینی نمی‌کردیم، جرقه‌های پرسش‌های جدید، نظریه‌های جدید را می‌زند. واقعاً هیجان انگیز است!»

– استیو اهلرت، دانشمند پروژه IXPE

این هیجان همچنان در میان شرکای IXPE در سراسر جهان ایجاد می شود.

 در ماه ژوئن، این ماموریت به طور رسمی به مدت 20 ماه فراتر از پرواز اولیه دو ساله خود تمدید شد، به این معنی که IXPE به رصد انتشار پرتوهای ایکس با انرژی بالا در سراسر کیهان حداقل تا سپتامبر 2025 ادامه خواهد داد.

سال جدید همچنین آغاز برنامه رصدگر عمومی IXPE خواهد بود، که از اخترفیزیکدانان و دیگر دانشمندان فضایی در سراسر جهان دعوت می‌کند تا با استفاده از تلسکوپ IXPE پیشنهاد دهند و در آن شرکت کنند.

 از فوریه 2024، 80 درصد از زمان IXPE در دسترس جامعه علمی گسترده‌تر قرار خواهد گرفت.

درباره ماموریت IXPE

IXPE یک همکاری بین ناسا و آژانس فضایی ایتالیا با شرکا و همکاران علمی در 12 کشور است. IXPE توسط مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا هدایت می شود.

 Ball Aerospace که مقر آن در برومفیلد، کلرادو است، عملیات فضاپیما را همراه با آزمایشگاه فیزیک جوی و فضایی دانشگاه کلرادو در بولدر مدیریت می کند.

بزرگترین اسرار تولد ستاره‌ای پرتو ایکس

منبع

مهندس حمید تدینی: نویسنده و وبلاگ نویس مشهور، متخصص در زبان برنامه نویسی و هوش مصنوعی و ساکن آلمان است. مقالات روشنگر او به پیچیدگی های این زمینه ها می پردازد و به خوانندگان درک عمیقی از مفاهیم پیچیده فناوری ارائه می دهد. کار او به دلیل وضوح و دقت مشهور است.