超越光谱: 发射 XRISM 用不同颜色的X射线研究宇宙
9月6日,一颗新卫星离开地球,向我们展示了宇宙中热等离子体流的运动情况。其返回的数据将揭示黑洞附近的物质和能量流以及宇宙的元素构成。X射线成像和光谱任务(XRISM)卫星从日本种子岛航天中心发射升空,它将以前所未有的精度探测X射线波长,以窥探星系团的核心,揭示黑洞和超新星的工作原理,并告诉我们宇宙的元素构成。
XRISM,发音为"crism",是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和美国国家航空航天局(NASA)的一项合作任务,欧洲航天局(ESA)也参与其中。
XRISM与现有X射线望远镜的不同之处在于它具有分辨不同颜色X射线光的独特能力。这将为科学家们提供大量信息。它配备了一种新型仪器,可以通过微小的温度变化探测X射线。它将能够识别所观察物体中存在的化学元素,如铁、镍、氧或硅,以及它们的丰度。XRISM还能读取气体运动的速度。
芝加哥大学天体物理学家伊琳娜-茹拉夫列娃(IrinaZhuravleva)说:"有了XRISM,我们将对炙热而充满能量的宇宙有一个全新的认识。我们将以前所未有的细节观测恒星爆炸、黑洞与其宿主星系的相互作用以及星系团的剧烈合并,但最令人兴奋的是,新任务总是伴随着意想不到的发现。"
探测极端现象
X射线是由太空中一些能量最强的极端现象产生的。这些现象包括恒星爆炸、围绕超大质量黑洞旋转的物质以及星系团的合并--星系团是宇宙中最大的天体,其中包含数以千计被引力捆绑在一起的星系。
芝加哥大学的科学家们将对首次观测到的几个大质量星系团和星系群进行分析。其中一个大问题与位于星系团中心的超大质量黑洞有关。科学家们知道,这些黑洞会向周围环境释放能量,从而调节恒星的形成速度。但这些黑洞究竟是如何与其宿主星系相互作用的,仍然是一个未解之谜。
"迄今为止,我们都是通过'静态'成像数据来研究这些相互作用的物理学原理,"克莱尔-布特-卢斯(ClareBootheLuce)天文学和天体物理学助理教授伊琳娜-茹拉列娃(IrinaZhuravleva)解释说。"通过XRISM,我们将测量超大质量黑洞驱动的气体运动速度,并研究不同气体和金属的混合情况。"
对星系团的外部区域进行类似的测量也将揭示宇宙中能量是如何传递的。
此外,XRISM还将精确测量不同化学元素的丰度以及星系内外的金属分布,从而揭示是哪类爆炸恒星造成了宇宙目前的化学构成。
太空研究的新领域
由于地球大气层会阻挡X射线,因此这些观测必须从太空中进行。从太空发射卫星并控制所有仪器是一项非同寻常的挑战。此前曾三次尝试发射和运行类似卫星,但都以失败告终;科学家们希望第四次发射能够取得成功。
XRISM卫星发射后将进行测试和校准,以确保所有仪器都能在今年晚些时候开始观测计划。
"XRISM将开启高分辨率X射线光谱学的新纪元,"Zhuravleva说。"我们对这次任务感到非常兴奋,并准备分析备受期待的数据"。
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