완전히 새로운 우주 망원경은 블랙홀, 초신성, 심지어 우주 자체의 본성에 대한 우리의 이해를 바꿀 수 있는 숨겨진 우주의 모습을 드러낼 것입니다.
아니 아니 이것.
이번 달에는 James Webb 우주 망원경에 많은 관심이 쏟아지고 있습니다. 나사 12월 22일 발사 예정인 유럽우주국(European Space Agency). 그러나 더 배타적인 천문학자 간부는 목요일에 우주로 여행하는 동안 더 작지만 변혁적인 관측소를 위해 신나게 지켜보았습니다.
NASA는 X-ray Polarimetry Explorer 또는 IXPE 임무를 시작했습니다. 스페이스X 오전 1시(동부 표준시) 플로리다 케네디 우주 센터에서 발사된 팔콘 9 로켓. 우주선 비용은 그냥 1억 8,800만 달러 James Webb의 막대한 예산에 비해 97억 달러, 새로운 형태의 천문학을 보여줄 것으로 기대된다. 다른 망원경이 따라올 수 없는 통찰력을 천문학자들에게 제공할 수 있는 기술인 궤도 X선 편광계를 최초로 이미지화할 것입니다.
NASA의 과학 임무 부서의 부국장인 Thomas Zurbuchen은 “우주에서 가장 특이하고 흥미로운 것들에 대한 정보를 제공합니다.”라고 말했습니다.
IXPE(임무팀에서 “ix-pee”로 발음함)는 발사 후 지구 상공 340마일의 궤도에 진입했습니다. 망원경은 그곳에서 몇 주 동안 과학 장비를 배치하고 장비를 테스트한 후 2년 간의 임무를 시작할 것입니다.
X선은 우주를 관찰하는 유용한 방법입니다. 고에너지 물체에서 방출되는 이 물질은 천문학자들이 가시광선과 같은 다른 파장이 할 수 없는 방식으로 사건(예: 블랙홀 근처의 과열 제트 또는 항성 폭발)을 조사할 수 있도록 합니다. 그러나 X선은 대부분 지구 대기에 흡수되기 때문에 우주에서만 연구할 수 있습니다.
다양한 전용 X선 우주 망원경과 장비가 궤도에 진입했으며, 특히 1999년에 발사된 NASA의 찬드라 X선 관측소와 유럽 우주국의 XMM-뉴턴 관측소가 있습니다. 과학자들은 이와 같은 우주선을 통해 가스 성운 내 별의 발상지와 다른 선구적인 작업 중에서 은하계 그룹의 암흑 물질 확산을 매핑했습니다.
NS 이미징에 X선 편광계를 사용함으로써 IXPE는 이전 제품과 차별화됩니다. 편광 선글라스를 착용한 적이 있다면 얇은 슬릿을 사용하여 수평 빛을 차단하지만 옆으로 돌리면 수직 빛을 차단한다는 것을 알 수 있습니다. 동일한 원리가 X선 편광계에 사용됩니다. 기술 이를 통해 천문학자들은 X선 입자가 도착할 때 파동의 방향을 모니터링하여 들어오는 전기장과 자기장의 방향을 감지할 수 있습니다. 이 데이터로 무장한 천문학자들은 천체 물리학 현상에서 방출되는 X선에서 더 많은 정보를 수집할 수 있습니다.
하나의 장비로 단순히 X선을 관찰하는 대신 우주선은 실제로 3개의 별도 망원경으로, 각각은 13피트 길이의 팔 끝에 24개의 동심원 거울로 구성되어 있으며, 이 팔은 우주에서 망원경의 첫 주까지 확장됩니다.
엑스레이의 도착과 함께, 그들은 각 망원경에 의해 초점 붐 끝에 있는 3개의 감지기에서. 각 검출기는 직경 10mm의 헬륨 층과 디메틸 에테르(DME)라고 하는 가스를 포함합니다. 이것은 충돌할 때 가스 궤적을 만들 X선의 편광을 드러낼 것입니다.
탐지기를 설계한 이탈리아 우주국의 프로그램 관리자인 Elisabetta Cavazzotti는 “이 탐지기는 편광의 사진을 제공할 것”이라고 말했습니다.
NASA 마샬 우주 비행 센터(Marshall Space Flight Center)의 임무 수석 연구원인 마틴 와이스코프(Martin Weisskov)는 이전에도 우주에서 X선 편광 측정을 수행하려는 여러 시도가 있었다고 말했습니다. 1971년 Weisskopf 박사는 궤도를 오르내리지만 궤도에 진입하지 않는 사운딩 로켓을 사용하여 우리 은하에 있는 게 성운의 X선 편광을 간단히 관찰한 성공적인 실험 임무에 참여했습니다. Weiskopf 박사에 따르면 1990년대 소련의 Spectrum-X 우주선에 탑재된 더 진보된 폴라미터를 발사하려는 후속 시도는 소련의 붕괴로 중단되었습니다.
“우리는 편광 측정기 작업을 하기 위해 오랫동안 기다려왔습니다.”라고 그는 말했습니다.
그의 인내심과 다른 연구원들의 인내심은 NASA가 2017년에 결실을 맺었습니다. IXPE 선택 Young Explorers 프로그램의 일환으로.
발사 후 2년 동안 IXPE 우주선은 블랙홀, 초신성 및 이국적인 별을 포함하여 100개 이상의 우주 표적을 관찰할 것입니다.
망원경의 목표 중 하나는 질량이 태양 질량의 약 10배인 비교적 작은 블랙홀의 회전을 관찰하는 것입니다. X선 편광계는 탈출한 X선 광자의 편광각이 블랙홀의 스핀으로 인해 심하게 왜곡된 시공간을 통과할 때 변할 것으로 예상되기 때문에 이러한 블랙홀 근처에서 발생하는 상대론적 효과를 탐색할 수 있을 것입니다.
영국 뉴캐슬 대학교 천체물리학 강사 아담 잉그램은 “처음으로 우리는 이러한 왜곡을 측정할 수 있었다”고 말했다.
IXPE는 또한 거대한 별이 붕괴된 후 남겨진 나머지 핵인 중성자별도 조사할 것입니다. 과학자들은 특히 중성자별 주위를 빠르게 공전하는 펄서와 고도로 자화된 별인 마그네타에 관심이 있습니다.
연구자들은 마그네타에 초점을 맞춤으로써 물리 법칙이 얼마나 엄격한지 확인하기를 희망합니다. IXPE는 이 별 근처에 있는 효과를 조사할 수 있습니다. 양자전기역학, 또는 QED는 매우 강한 자기장이 방출된 X선 입자에서 높은 수준의 편광을 유발해야 하기 때문입니다.
캘리포니아 공과대학의 연구원인 Ilaria Caiso는 “QED는 물리학에 대한 이해의 기초입니다. “이것이 사실이 아님이 밝혀지면 모든 것이 혁명적으로 변할 것입니다. 나는 우리가 이 효과를 확인할 것으로 기대합니다.”
다른 곳에서 IXPE는 별이 폭발한 후 초신성인 순간에 대해 더 많이 알려줄 수 있습니다. 우주선의 데이터는 초신성에서 분출된 물질이 극한의 속도로 돌진하여 전방에 충격파를 생성할 때 주변 성간 매체와 상호 작용하는 방식을 보여줍니다. 그런 다음 전자는 충격의 전면을 앞뒤로 통과할 수 있습니다. 이 과정을 확산 충격 가속이라고 합니다.
Ingram 박사는 “이것은 천문학에서 매우 중요한 과정이지만 우리는 세부 사항을 완전히 이해하지 못하고 있습니다.”라고 말했습니다. “초신성 잔해의 밝기 뒤에 이유가 있다고 믿어집니다.”
IXPE의 주요 임무는 2년 동안 지속될 것으로 예상됩니다. NASA가 임무를 확장하면 우주선이 거의 20년 동안 지속될 수 있다고 Weiskopf 박사는 말했습니다. 시간이 지나면서 천문학자들은 우리 은하 중심에 있는 초거대질량 블랙홀인 궁수자리 A*와 같은 다른 표적을 연구할 수 있습니다. 블랙홀 근처의 가스 구름에서 X선 반사를 찾아냄으로써 지난 몇 세기 동안 아크 A* 활동이 증가했다는 증거를 찾을 수 있습니다.
Weisskopf 박사는 “블랙홀이 수백 년 더 밝지 않으면 구름이 보이는 것만큼 밝지 않을 것”이라고 말했습니다. “엑스레이가 구름에 도달하고 우리 쪽으로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 계산할 수 있습니다. 이것은 매우 어려운 실험입니다.”
James Webb와 같은 초망원경과 비교할 때 IXPE는 상대적으로 겸손할 수 있습니다. 그러나 그것은 천문학 과학자들이 현재 하고 있는 일의 폭과 첨단 기계가 우리 우주를 탐험하는 데 사용되는 새로운 방식을 강조합니다.
X선 편광계, 닫힌 우주의 창이 열리면 그와 함께 수많은 숨겨진 비밀이 풀릴 것입니다.
Zurbuchen 박사는 “하늘을 보는 정말 새로운 방법입니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”