International X-ray Observatory


International X-ray Observatory (IXO) - рентгенівський телескоп, розроблювальний трьома космічними агентствами: НАСА, European Space Agency (ESA) і Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Запуск планується у 2021 році. У травні 2008 року ESA і НАСА створили координаційну групу за участю всіх трьох установ з метою вивчення можливості об'єднання існуючих проектів XEUS і Constellation-X (англ.)


1. Наукові цілі

Рентгенівські спостереження мають важливе значення для розуміння структури та еволюції зірок, галактик і Всесвіту в цілому. Рентгенівські знімки дозволяють відкрити гарячі місця у Всесвіті - місця, де частинки були наелектризовані або нагріті до дуже високих температур сильними магнітними полями, потужними вибухами і інтенсивними гравітаційними силами. Джерела рентгенівського випромінювання в небі також пов'язані з різними фазами еволюції зірок, такими як залишки наднових, нейтронних зірок і чорних дір [1].

IXO буде досліджувати Всесвіт у рентгенівському випромінюванні і намагатися знайти відповіді на питання в наступних областях [2] :

  • Стан матерії в екстремальних умовах:
    - Розвиток надмасивних чорних дір
    - Матерія, що обертається навколо чорних дір
    - Стабілізація стану нейтронних зірок
  • Формування структур:
    - Природа темної матерії і темної енергії
    - Космічна зворотний зв'язок [3]
    - Відсутність баріонів [4]
  • Життєвий цикл матерії та енергії:
    - Походження і розсіювання елементів
    - Прискорення частинок
    - Формування планет
    - Магнітні поля зірок

Для вирішення цих питань сучасної науки IXO буде відслідковувати орбіти, близькі до горизонту подій чорних дір, вимірювати обертання чорних дірок у декількох сотень активних ядер галактик (АЯГ), використовувати спектроскопію для опису витікання речовини з галактичних ядер під час їх пікової активності, шукати надмасивні чорні діри поза червоного зсуву z = 10, картографувати масивні руху і турбулентність в скупченнях галактик, шукати відсутні баріони в масивних космічних структурах і спостерігати процес зворотного зв'язку, при якій чорні діри виділяють енергію в галактичних і міжгалактичних масштабах [5] [6].

Все це дозволить астрономам краще зрозуміти історію і еволюцію матерії та енергії (як видимої, так і темною), а також їх взаємодію в процесі формування великих структур.

Для досягнення перерахованих цілей потрібно дуже висока чутливість для вивчення далекого Всесвіту. Це в свою чергу вимагає від телескопа великий області для збору даних у поєднанні з хорошим кутовим дозволом, а також високоточної спектроскопії [7].


2. Склад IXO

Основним компонентом телескопа є велике дзеркало, яке має площу збирає поверхні близько 3 м 2, дозвіл 5 кутових секунд і фокусна відстань 20 м [7] [8].

2.1. Вимірювальні інструменти

Наукові цілі, поставлені перед IXO, вимагають збору безлічі інформації, використовуючи різні методики: спектроскопію, заміри часу, фотографування та поляриметрії. Тому IXO матиме ряд детекторів, які нададуть необхідні дані про джерела рентгенівського випромінювання, щоб допомогти розібратися в фізичних процесах, що відбуваються в них.

Два спектрометра високої роздільної здатності, мікрокалориметри і набір дисперсійних грат забезпечать високу якість спектру у смузі 0,1 - 10 кеВ, де більшість іонів мають лінії рентгенівського вивчення. Детальна спектроскопія з цих приладів дозволить астрономам дізнатися про температуру, складі і швидкості плазми у Всесвіті. Крім того, вивчення певних особливостей спектру рентгенівського випромінювання дозволить досліджувати умови існування матерії в потужних гравітаційних полях навколо надмасивних чорних дір.

Для вивчення нейтронних зірок і чорних дір IXO матиме рентгенівський поляриметр, який дозволить визначити їх властивості і вплив на навколишнє середовище.

Детектори будуть розташовані на двох платформах: пересувний (MIP) та фіксованого інструментальних платформах (FIP). Пересувна платформа необхідна внаслідок того, що рентгенівські телескопи не можуть складатися так, як телескопи видимого спектру. Тому IXO буде використовувати MIP, яка містить наступні прилади: ширококутний детектор і детектор жорсткого рентгенівського випромінювання, спектрометр з високим спектральним дозволом, прилад точного розрахунку часу й поляриметр. Ці прилади будуть по черзі мінятися місцями для знаходження в фокусі дзеркала і отримання даних.

Рентгенівський дифракційний спектрометр буде розташований на фіксованій інструментальної платформі. Цей спектрометр забезпечить високу спектральний дозвіл в м'якому рентгенівському діапазоні. Він буде використовуватися для визначення властивостей теплою міжгалактичної середовища, потоків, стікали з активних ядер галактик, а також плазмових викидів з корони зірок.

Частина променів від дзеркала буде відхилятися на CCD-матрицю, яка буде функціонувати одночасно з активним інструментом MIP і збирати дані для інструментів, які в дані момент не знаходяться в фокальній позиції. Для того щоб уникнути впливу з боку власного випромінювання телескопа на одержувані дані, сам IXO і всі його прилади повинні бути дуже холодними. Тому платформа інструментів IXO має великий щит, який блокує світло від Сонця, Землі і Місяця. В іншому випадку нагрів телескопа призвів би до спотворень в отримуваних даних. Перевага IXO щодо поточних рентгенівських телескопів еквівалентно переходу від 5 м телескопа до 22 м телескопу.


3. Запуск

Планована дата запуску супутника - 2021 рік. Засобом доставки телескопа буде або Ariane V, або Atlas V.

4. Наукова діяльність

IXO буде розроблено для функціонування протягом мінімум 5 років з можливим продовженням місії до 10 років. Таким чином, наукова діяльність IXO буде здійснюватися з 2021 по 2030 рік [7].

Примітки

  1. Why do IXO - ixo.gsfc.nasa.gov / science / index.html
  2. IXO Science Goals - ixo.gsfc.nasa.gov / science / goals.html
  3. Cosmic Feedback from Supermassive Black Holes, Andrew C. Fabian et. al. - ixo.gsfc.nasa.gov / documents / resources / presentations / Decadal / Fabian_black_hole_feedback_GCT_GAN.pdf
  4. The Missing Baryons in the Milky Way and Local Group, Joel N. Bregman et al. - ixo.gsfc.nasa.gov/documents/resources/presentations/Decadal/Bregman_MW_Local_Group_v5_feb15.pdf
  5. Stellar-Mass Black Holes and Their Progenitors, J. Miller et al. - ixo.gsfc.nasa.gov / documents / resources / presentations / Decadal / Miller_blackholes_SSE.pdf
  6. The Evolution of Galaxy Clusters Across Cosmic Time, M. Arnaud et al. - ixo.gsfc.nasa.gov / documents / resources / presentations / Decadal / Arnaud_galaxy_clusters_GCT.pdf
  7. 1 2 3 The International X-ray Observatory Activity submission in response to the Astro2010 Program Prioritization Panel RFI # 1, IXO performance requirements, p. 7 - ixo.gsfc.nasa.gov/decadal_references/IXOAstro2010DecadalDocument.pdf
  8. Mechanical Overview of the International X-Ray Observatory, David W. Robinson, IEEE Aerospace Conference, p.3, 2009 - ixo.gsfc.nasa.gov/resources/Published_Papers/F1580_3.pdf
Перегляд цього шаблону HST-SM4.jpeg Космічні телескопи
Діючі AGILE Akari Чандра COROT Гершель GLAST GALEX HETE-2 ✯ Хаббл Інтеграл Кеплер LEGRI MOST NuSTAR PAMELA Планк Радіоастрон RXTE Спітцер Odin ASTRO-E Swift SWAS Тесіс TRACE XMM-Newton
Заплановані TAUVEX (2012) PEGASE (2012) Astrosat (2013) Gaia (2013) Спектр РГ (2014) SAFIR (2015) Спектр-УФ (2016) Гамма-400 (2016) Solar Orbiter (2017) Cheops (2017) Джеймс Вебб (2018) Мілліметрон (2018) Озіріс (2018) Euclid (2018)
Запропоновані New Worlds Mission Dark Energy Space Telescope SNAP (2013) TESS Laser Interferometer Space Antenna (2020) IXO / XEUS (2021) Дарвін Constellation-X Observatory ATLAST
Історичні ABRAXIS ASCA ALEXIS Аріабата Astro 2 Астрон ANS BeppoSAX BBXRT Комптон Коперник Cos-B Cosmic Background Explorer Ейнштейн EXOSAT EUVE FUSE Гамма Ginga Глазар Гранат Хакуті HALCA HETE HEAO-1 HEAO-3 Hipparcos Infrared Space Observatory International Ultraviolet Explorer IRAS Midcourse Space Experiment OAO-2 РЕЛІКТ-1 ROSAT SAS-2 SAS-3 Tenma Wide Field Infrared Explorer Uhuru (SAS-A) WISE WMAP Yohkoh
Скасовані ASTRO-G Еддінгтон Space Interferometry Mission SPICA PLATO Terrestrial Planet Finder
Див також Астрономічний супутник Список космічних телескопів Список космічних апаратів з рентгенівськими і гамма-детекторами на борту Великі обсерваторії
Категорія