Spingendo i confini dell’esplorazione spaziale con la polarimetria a raggi X

Newswise – I segreti nascosti nella vasta distesa dello spazio hanno incuriosito l’umanità per secoli. L’invenzione del telescopio ottico durante il 17° secolo permise agli esseri umani di vedere le stelle apparire come semplici punti scintillanti nel cielo notturno. Grazie alle innovazioni scientifiche dei prossimi quattro secoli, ora possiamo lanciare telescopi nello spazio per osservare meglio gli oggetti astronomici e persino studiarli a lunghezze d’onda oltre lo spettro visibile. L’Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) lanciato dalla NASA il 9 dicembre 2021 è una di queste spedizioni nel cosmo.

L’IXPE è un osservatorio spaziale sviluppato in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Contiene tre telescopi identici, ciascuno con un rilevatore di raggi X per immagini sensibile alla polarizzazione della luce al suo fuoco. Dotato di questi, IXPE può esplorare alcune delle più luminose sorgenti di raggi X cosmici nel nostro universo, come pulsar, buchi neri e stelle di neutroni. Con una missione di base di 2 anni, IXPE inizierà studiando dozzine di sorgenti di raggi X nel suo primo anno, a cui seguiranno osservazioni più dettagliate degli obiettivi scelti nel secondo anno.

Concepito nel 2017, questo progetto multinazionale è diventato realtà nel 2021 grazie alla partecipazione di diverse agenzie spaziali che si sono unite per realizzare diversi aspetti della missione. Un recente articolo pubblicato sul Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems fornisce una descrizione dettagliata dell’ottica e dei rivelatori di IXPE e degli obiettivi scientifici della missione.

IXPE è stato lanciato su un razzo Falcon 9 riutilizzabile dal Kennedy Space Center in un’orbita equatoriale a un’altitudine di 600 km. Questa orbita è stata scelta per ridurre lo sfondo delle particelle cariche, massimizzare la durata dell’esploratore e consentire download regolari di dati più semplici alle stazioni di terra primarie e di backup (rispettivamente Kenya e Singapore). L’osservatorio utilizza una serie di 12 sensori solari, un magnetometro a tre assi e due inseguitori stellari per mantenere la sua rotta nello spazio.

Ciascun telescopio nell’osservatorio IXPE comprende un gruppo di moduli specchio (MMA). L’MMA concentra i raggi X in unità di rilevamento sensibili alla polarizzazione (DU). Le DU, a loro volta, aiutano nella determinazione dell’energia e della posizione fornendo informazioni sui tempi e dati sulla sensibilità della polarizzazione. Le informazioni raccolte dalle DU vengono trasmesse all’unità di servizio del rivelatore (DSU), che elabora i dati e li trasmette a terra. Un braccio leggero e avvolgibile viene dispiegato dopo il lancio per garantire la corretta lunghezza focale e per allineare le MMA con le DU. Inoltre, a bordo esiste un meccanismo di rotazione inclinata, che può essere utilizzato anche per allineare gli specchi con i rilevatori.

Dopo le fasi iniziali di allineamento e calibrazione, IXPE ha iniziato la sua missione di base, fornendo dati di polarizzazione di alta qualità da varie fonti. I primi dati di imaging sono stati riportati a febbraio. Il team dell’IXPE prevede che le prime immagini più sorprendenti proverranno probabilmente dai resti di una supernova di tipo shell (una supernova che emette la maggior parte della sua radiazione da un guscio di materiale scioccato). Credono che IXPE sarà anche in grado di visualizzare le galassie attive, il centro galattico della Via Lattea, e i “blazar”, un tipo di galassia che emette potenti getti di materia ionizzata e radiazioni. Ciò fornirà l’opportunità di spingere ulteriormente la busta delle osservazioni esplorando nuovi tipi di fonti di particolare interesse per ottenere intuizioni fisiche.

“La comunità di astrofisica non vedeva l’ora di ottenere questa capacità: IXPE apre una nuova finestra sul cielo a raggi X fornendo ordini di grandezza di sensibilità superiori rispetto ai precedenti polarimetri a raggi X nello spazio”, ha affermato Megan Eckart, vicedirettore di JATIS.

Meraviglia della scienza e dell’ingegneria, IXPE fornirà le prime informazioni sulla polarizzazione dei raggi X per molte sorgenti astronomiche. Con i suoi telescopi e rivelatori all’avanguardia, IXPE ha il potenziale per espandere gli orizzonti della nostra conoscenza dell’universo.

Leggi l’articolo ad accesso aperto di Weisskopf et al., “Imaging X-ray Polarimetry Explorer: prelaunch” J. of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, 8 (2), 026002 (2022) doi.org/10.1117/1.JATIS .8.2.026002.

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