NASA/JAXA XRISMミッションがX線宇宙の初外観を明らかに

日本のＸ線望遠鏡なのでNASAを翻訳する必要はないかもしれないがブログ的には後から見返した時には役に立つ。以下、機械翻訳。
NASA/JAXA XRISMミッションがX線宇宙の初外観を明らかに
ジャネット・カズミエチャク
2024年 1月 5日
記事
日本主導のXRISM（X線画像分光ミッション）天文台は、今年後半に科学活動が開始される際に収集される前例のないデータの初見を発表した。

この衛星の科学チームは、数百の銀河団と隣接する銀河の恒星の残骸のスペクトルのスナップショットを公開し、科学者たちはその化学組成を詳細に観察できるようになった。

「XRISMは、国際科学コミュニティに隠されたX線空の新たな一面を提供するでしょう」とメリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターでXRISMの米国主任研究員を務めるリチャード・ケリー氏は語った。 「これらの発生源の X 線画像を見るだけでなく、その組成、動き、物理的状態も研究します。」


XRISM の Resolve 装置は、大マゼラン雲の超新星残骸 N132D からデータを取得し、これまでに作成された天体の最も詳細な X 線スペクトルを作成しました。 スペクトルには、シリコン、硫黄、アルゴン、カルシウム、鉄に関連するピークが示されています。 右の挿入図は、XRISM の Xtend 機器によってキャプチャされた N132D の画像です。
クレジット: JAXA/NASA/XRISM Resolve および Xtend
XRISM (「クリスム」と発音) は、ESA (欧州宇宙機関) からの寄付とともに、JAXA (宇宙航空研究開発機構) が NASA と協力して主導しています。 2023 年 9 月 6 日に発売されました。

最大 12,000電子ボルトのエネルギーを持つ X 線を検出するように設計されており、宇宙の最も熱い領域、最大の構造、最も強い重力を持つ物体を研究します。 比較のために、可視光のエネルギーは 2 ～ 3 電子ボルトです。

このミッションには、Resolve と Xtend という 2 つの機器があり、それぞれゴダードで設計および製造された X 線ミラー アセンブリに焦点を当てています。

Resolve は NASA と JAXA によって開発されたマイクロ熱量計分光計です。 冷蔵庫ほどの大きさの液体ヘリウムの容器内で、絶対零度をわずか 1 度上回る温度で動作します。

X 線が Resolve の 6 × 6 ピクセルの検出器に当たると、そのエネルギーに応じた量だけデバイスが加熱されます。 この機器は、個々の X 線のエネルギーを測定することにより、これまで入手できなかった線源に関する情報を提供します。


この図は、大マゼラン雲と超新星残骸 N132D の X 線画像を挿入図として示しています。
超新星残骸 N132D は、約 16万光年離れた矮銀河である大マゼラン雲の中心部にあります。 XRISM の Xtend が残骸を X 線で撮影し、挿入図に表示されています。 N132D の最大幅は直径約 75光年です。 X線では明るいが、光学光で撮影した地上の背景画像では星の残骸はほとんど見えない。
クレジット: 挿入図、JAXA/NASA/XRISM Xtend。 背景、C. Smith、S. Points、MCELS チーム、NOIRLab/NSF/AURA
ミッションチームは、Resolve を使用して、超新星残骸であり、南のりゅう座の約 16 万光年離れた矮小銀河である大マゼラン雲の中で最も明るい X 線源の 1 つである N132D を研究しました。 拡大する残骸は約3,000年前のものと推定されており、太陽の質量のおよそ15倍ある恒星が燃料を使い果たし、崩壊、爆発したときにできた。

Resolve スペクトルには、シリコン、硫黄、カルシウム、アルゴン、鉄に関連するピークが表示されます。 これは、これまでに取得された物体の中で最も詳細な X線スペクトルであり、2024年後半に通常の運用が開始されるときにこのミッションが実行するであろう信じられないほどの科学を実証しています。

「これらの元素は元の星の中で作られ、超新星として爆発したときに吹き飛ばされたのです」とゴダード社のNASA XRISMプロジェクト科学者ブライアン・ウィリアムズ氏は語る。 「Resolve を使用すると、これまで不可能だった方法でこれらの線の形状を確認できるようになり、存在するさまざまな元素の量だけでなく、その温度、密度、運動の方向も前例のないレベルの精度で判断できるようになります。 そこから、元の星と爆発に関する情報をつなぎ合わせることができます。」

XRISMの 2番目の機器である Xtend は、JAXA によって開発された X 線イメージャです。 XRISM は広い視野を持ち、満月の平均的な見かけの大きさよりも約 60% 大きい領域を観察することができます。


この画像は、光学的な背景に銀河団アベル 2319 の X 線スナップショットを示しています。
XRISM の Xtend 装置は、銀河団アベル 2319 を X 線で捉えました。ここでは紫色で示され、検出器の範囲を表す白い境界線で囲まれています。 背景は、可視光でエリアを示す地上ベースの画像です。
クレジット: JAXA/NASA/XRISM Xtend; 背景、DSS
エクステンドは、約 7億7,000万光年離れた北の白鳥座にある豊かな銀河団であるアベル2319 の X線画像を撮影しました。 これは空で 5番目に明るい X線クラスターであり、現在大規模な合体イベントが進行中です。

この星団の直径は 300万光年で、エクステンドの広い視野を強調しています。

「試運転プロセスが終了する前であっても、Resolve はすでに私たちの期待を上回っています」とゴダード社の NASA XRISM プロジェクト マネージャー、リリアン ライヘンタール氏は述べています。 「私たちの目標は、この装置で 7 電子ボルトのスペクトル分解能を達成することでしたが、軌道上にある今では 5 電子ボルトを達成しています。つまり、XRISMがキャプチャした各スペクトルでさらに詳細な化学マップが得られることになります。」

Resolve は、検出器を覆う絞りドアに問題があるにもかかわらず、非常に優れたパフォーマンスを発揮し、すでにエキサイティングな科学を実施しています。 発射前に探知機を保護するように設計されたドアは、何度か試みたが予定通りに開かなかった。 ドアは低エネルギーの X 線を遮断し、計画の 300 電子ボルトと比較して 1,700 電子ボルトでミッションを効果的に遮断します。XRISM チームは異常の調査を継続し、ドアを開けるためのさまざまなアプローチを調査しています。 Xtend 機器は影響を受けません。

ゴダードでホストされている NASA の XRISM 一般観測施設は、4月4日木曜日まで米国とカナダの機関のメンバーからの観測提案を受け付けています。XRISM 一般観測者の調査のサイクル 1 は 2024 年の夏に開始されます。

XRISM は JAXA と NASA の共同ミッションであり、ESA も参加しています。 NASA の貢献には、カナダ宇宙機関からの科学への参加も含まれます。

NASA の Scientific Visualization Studio から高解像度の画像をダウンロードします。
ジャネット・カズミエチャク著
NASA のゴダード宇宙飛行センター、メリーランド州グリーンベルト