Rezultat potężnej eksplozji
Cassiopeia A znajduje się jakieś 11 tysięcy lat świetlnych z dala od Ziemi i jest rozszerzającymi się pozostałościami po wybuchu supernowej, który mógł nastąpić około 1667 roku. To także jeden z najlepiej zbadanych obiektów w Drodze Mlecznej. Dzięki niemu dowiedzieliśmy się wiele na temat supernowych.
Cassiopeia A emituje światło o wielu długościach fal, w tym z zakresu promieniowania radiowego, widzialnego i oczywiście rentgenowskiego. Co ciekawe, w przeszłości obiekt ten był też celem pierwszego zdjęcia wykonanego przez Kosmiczny Teleskop Chandra, który tak jak IXPE został zbudowany by prowadzić obserwacje w zakresie promieniowania rentgenowskiego. IXPE ukazał jednak Cassiopeię A w sposób, z jakim astronomowie jeszcze nie mieli do czynienia.
Zdjęcie Cassiopei A łączące dane z Kosmicznego Teleskopu Chandra (reprezentowane barwą niebieską) i IXPE (reprezentowane barwą różową). | Źródło: NASA/CXC/SAO/IXPE
„Zdjęcie Cassiopei A wykonane przez IXPE jest tak samo historyczne, jak zdjęcie tej samej pozostałości po supernowej wykonane przez Kosmiczny Teleskop Chandra.”, powiedział astronom i czołowy badacz zespołu nadzorującego pracę IXPE, Martin C. Weisskopf z Centrum Lotów Kosmicznych imienia George’a C. Marshalla NASA. „Pokazuje ono, że IXPE ma potencjał uzyskać nowe, nigdy wcześniej nieznane informacje na temat Cassiopei A, która jest obecnie analizowana.”
Źródło fal rentgenowskich
W Cassiopei A dzieje się bardzo dużo. Przed śmiercią jej gwiazda prekursorowa była masywnym obiektem, który po wyczerpaniu swojego paliwa stał się niestabilny i zaczął zrzucać swoje zewnętrzne warstwy, tworząc obłok materii okołogwiazdowej. Kiedy gwiazda w końcu wybuchła jako supernowa, jej fale uderzeniowe nie wkroczyły tak po prostu w przestrzeń międzygwiezdną, a wbiły się we wspomniany obłok.
Fale uderzeniowe spowodowały, że gaz tworzący Cassiopeię A został ogrzany do wysokich temperatur, a obecne w niej elektrony podekscytowane. W rezultacie chmura jasno świeci w zakresie wysokoenergetycznych fal rentgenowskich.
Przyszłość radioastronomii
Kosmiczny Teleskop Chandra przeprowadził naprawdę fascynujące obserwacje. Na przykład, połączenie jego danych z danymi z zakresu innych długości fal pozwoliło astronomom na stworzenie mapy poszczególnych pierwiastków tworzących Cassiopeię A, wyrzuconych podczas eksplozji supernowej. IXPE został w przeciwieństwie do Teleskopu Chandra zaprojektowany jednak specjalnie, by badać polaryzację fal rentgenowskich. Polaryzacją fal najprościej mówiąc nazywamy stopień uporządkowania kierunków drgań fal. Polaryzacja promieniowania może się zmienić na przykład po jego kontakcie z gazem, gdyż ten pochłonie część fal, a część odbije się w niego w charakterystyczny sposób.
Zdjęcie Cassiopei A wykonane przez IXPE, mapujące intensywność generowanych przez obiekt promieni rentgenowskich. | Źródło: NASA
W przypadku Cassiopei A szczegółowe dane dotyczące polaryzacji powiedzą nam więcej o środowisku panującym wewnątrz pozostałości po supernowej. Ujawnią też nowe informacje na temat procesów pochłaniania i odbijania światłą przez plątaniny pól magnetycznych wytworzonych przez supernową.
„Przyszłe obrazy polaryzacji dostarczone przez IXPE powinny ujawnić mechanizmy zachodzące w sercu tego słynnego kosmicznego akceleratora.”, powiedział astronom Roger Romani z Uniwersytetu Stanforda. „Aby uzupełnić niektóre z ich szczegółów, opracowaliśmy sposób, który sprawi, że pomiary z IXPE będą jeszcze bardziej precyzyjne – użyliśmy technik nauczania maszynowego. Z niecierpliwością czekamy na to, co znajdziemy, analizując te wszystkie dane.”
IXPE zbada rzecz jasna wiele obiektów, które są jednymi z najbardziej energetycznych źródeł promieniowania rentgenowskiego w Drodze Mlecznej i poza nią. Mowa o gwiazdach neutronowych, pulsarach, magnetarach, czarnych dziurach i kwazarach.
IXPE został wystrzelony w przestrzeń kosmiczną 9 grudnia 2021 roku i został umieszczony na niskiej orbicie okołoziemskiej. Zgodnie z planem ma on prowadzić swoje obserwacje przez dwa lata. Później jego misja może zostać przedłużona.
Źródło: NASA / fot. tyt. mat. NASA