چشم تلسکوپ پَرتو ایکس جدید ناسا به جهان باز شد

به نقل از ناسا، "کاوشگر تصویربرداری *قطبش‌سنجی اشعه ایکس"(Imaging  X-ray Polarimetry Explorer)  که معمولا با عنوان مخفف آی‌ایکس‌پی‌ای(IXPE) از آن یاد می‌شود پس از گذراندن یک ماه در فضا، اکنون کار خود را آغاز کرده و برخی از داغ‌ترین و پرانرژی‌ترین اجرام جهان را تحت نظر گرفته است.

"کاوشگر تصویربرداری قطبش‌سنجی اشعه ایکس" که پروژه مشترک ناسا و آژانس فضایی ایتالیا است اولین تلسکوپ فضایی است که به مطالعه قطبش پرتوهای ایکس از اجرامی مانند ستاره‌های منفجر شده و سیاهچاله‌ها می‌پردازد. قطبش، چگونگی جهت‌گیری نور پرتو ایکس در حین حرکت در فضا را توصیف می‌کند.

"مارتین ویسکوپف"(Martin Weisskopf)، محقق اصلی این ماموریت در مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا در هانتسویل، آلاباما می‌گوید: آغاز رصدهای علمی  IXPE فصل جدیدی برای اخترشناسی پرتو ایکس رقم خواهد زد. یک چیز مسلم است: ما می‌توانیم منتظر غیر منتظره‌ها باشیم.

باز شدن تیرک افقی متحرک تلسکوپ ناسا

 IXPE در روز نهم دسامبر سال ۲۰۲۱ سوار بر موشک فالکون ۹ به مداری در فاصله ۶۰۰ کیلومتری از سطح زمین رفت و بر فراز استوای زمین قرار گرفت. این رصدخانه فضایی در روز ۱۵ دسامبر تیرک افقی متحرک خود را باز کرد تا فاصله‌ی لازم برای متمرکز کردن پرتو ایکس بر آشکارسازهای خود را فراهم کند. پس از آن اعضای این ماموریت سه هفته را صرف بررسی مانورهای این تلسکوپ، قدرت نشانه‌گیری و تراز کردن آن کردند. در طول این آزمایش‌ها، اعضای ماموریت این تلسکوپ را به سمت دو هدف درخشان گرفتند. یکی از آنها ۱ES ۱۹۵۹+۶۵۰ بود که هسته‌ی سیاهچاله‌ای یک کهکشان است و غبار و مواد کیهانی به فضا پرتاب می‌کند. مورد دوم SMC X-۱ نام دارد که یک ستاره‌ی مرده در حال چرخش  یا تپ‌اختر است. نورانی بودن این دو منبع باعث می‌شود که اعضای تیم IXPE به راحتی بررسی کنند که در چه مکان‌هایی پرتوهای ایکس روی آشکارسازهای حساس به قطبش تلسکوپ IXPE می‌افتند و تنظیمات کوچکی در تراز این تلسکوپ انجام دهند.

ابرنواختر "ذات‌الکرسی آ"

گام بعدی برای  تلسکوپ  IXPE چیست؟

در روز ۱۱ ژانویه،  IXPE رصد اولین هدف رسمی و علمی خود را آغاز کرد. این هدف ابرنواختر ذات‌الکرسی آ(Cassiopeia A) است که بقایای یک ستاره عظیم است که حدود ۳۵۰ سال پیش در کهکشان راه‌شیری منفجر شد. ابرنواخترها سرشار از انرژی مغناطیسی هستند و به ذرات تا سرعتی نزدیک به سرعت نور شتاب می‌دهند.

تلسکوپ IXPE جزئیاتی در مورد ساختار میدان مغناطیسی ابرنواختر ذات‌الکرسی آ فراهم می‌کند که رصد آن به روش‌های دیگر ممکن نیست. دانشمندان با مطالعه قطبش پرتو ایکس می‌توانند ساختار دقیق میدان مغناطیسی و مکان‌هایی که این ذرات سرعت می‌گیرند را بررسی کنند.

رصد ابرنواختر ذات‌الکرسی آ حدود سه هفته به طول خواهد انجامید.

"ویسکوپف" می‌گوید: اندازه‌گیری قطبش پرتو ایکس کار آسانی نیست. تشخیص سیگنال‌های قطبی شده زمان‌بر است.

اطلاعات بیشتر در مورد ماموریت تلسکوپ "کاوشگر تصویربرداری قطبش‌سنجی اشعه ایکس"

IXPE روزانه چندین بار داده‌های علمی را به یک پایگاه زمینی که توسط آژانس فضایی ایتالیا در مالیندی، کنیا اداره می‌شود، ارسال می‌کند.

این داده‌ها از پایگاه ایتالیا به مرکز عملیات این ماموریت در دانشگاه کلرادو ارسال شده و سپس برای پردازش به مرکز عملیات IXPE در مارشال ناسا فرستاده می‌شود. داده‌های علمی IXPE از "مرکز تحقیقات علوم اخترفیزیک پر انرژی" (High Energy Astrophysics Science Research Center) در مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا در گرینبلت، مریلند به صورت عمومی در دسترس قرار می‌گیرد.

اعضای ماموریت علمی مارشال با اعضای آزمایشگاه فیزیک اتمسفر و فضا همکاری می‌کنند تا مشاهدات علمی را برنامه‌ریزی کنند. قرار است این ماموریت به رصد بیش از ۳۰ هدف تعیین شده در طول سال اول فعالیت خود بپردازد.

این ماموریت به مطالعه ابرسیاهچاله‌ها و ذرات پر انرژی که کهکشان میزبان خود را روشن می‌کنند، می‌پردازد. این تلسکوپ به کاوش فضا-زمان اطراف ابرسیاهچاله‌های ستاره‌ای پرداخته و چرخش آن‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. سایر اهداف تعیین شده شامل انواع گوناگون ستاره‌های نوترونی مانند تپ‌اخترها و  مَگنِت‌اخترها هستند. این تیم یک ماه را نیز صرف رصد اجرام دیگری که ممکن است به طور ناگهانی در آسمان ظاهر شوند، می‌کند.

*قطبش‌سنجی؛

قطبش (موج‌ها):

قُطبِش، قُطبیدگی، یا پُلاریزاسیون (به انگلیسی: Polarization)، از ویژگی‌های اساسی امواج عرضی است که راستای نوسان موج را در صفحهٔ عمود بر جهت انتشار آن نشان می‌دهد. در الکترومغناطیس، قطبش یک موج الکترومغناطیسی (مانند نور) نشان‌دهندهٔ راستای بردارِ میدان الکتریکی آن است.

امواج، قطبش‌های متفاوتی دارند؛ قطبش بیضوی، دایره‌ای (که حالت خاصی از قطبش بیضوی است.) و خطی.

قطبش نور در طبیعت و زندگی روزمره، بی‌آن‌که متوجه باشیم، بسیار به چشم می‌خورد. مثلاً قطبش نور، اساس کار نمایش‌گرهای کریستال مایع یا همان اِل‌سی‌دی (LCD) است. مواد کریستال مایع، دارای این ویژگی هستند که با اِعمال ولتاژ، می‌توانند قطبش نور عبورکننده از خود را تغییر دهند.

امواج طولی (مانند صوت) قطبش ندارند، زیرا راستای نوسان و راستای پیشروی (انتشار) آن‌ها یکی است. در امواج عرضی (مانند نور) راستای نوسان میدان الکتریکی یکتا نیست و با قطبش تعیین می‌شود.

قطبش نور، یکی از ویژگیهای جالب آن است. وقتی که نور تحت زاویه بروستر از سطح بازتابیده می‌شود، قطبیده می‌گردد. همچنین وقتی نور در محیط پراکنده می‌شود، قطبیده می‌گردد. علاوه بر این هنگامی که نور از بعضی مواد مثل قطبشگرها و یا برخی بلورها عبور می‌کند قطبیده می‌شود. نور قطبیده ممکن است به صورت  قطبیده خطی، دایروی و یا در حالت کلی، بیضوی باشد. وقتی که نور قطبیده از بعضی مواد مثل سلیفون یا طلق‌های پلاستیکی دیگر و یا بعضی بلورها عبور می‌کند، قطبش آن تغییر می‌کند. این تغییر قطبش ممکن است در بازتاب هم اتفاق بیافتد.

به هر حال قطبش نور، اطلاعات جالبی دربر دارد که از طریق آن می‌توان به ماهیت ماده‌ای که تغییر قطبش را ایجاد کرده است، پی برد.

قطبش سنجی، تکنیک جالبی است که می‌تواند به ارزیابی قطبش بپردازد. این تکنیک دقیق و پیچیده است ولی به طور ساده، می‌توان نور قطبیده را با یک قطبشگر معمولی ارزیابی کرد.

اگر با چرخاندن قطبشگر در مقابل نوری که مورد ارزیابی قرار می‌گیرد، شدت نور، کم یا زیاد شده و یا تاریک یا روشن گردد، نشان‌دهنده قطبی بودن نور است. اگر با چرخاندن قطبشگر در مقابل نور خروجی، شدت نور کاملا تاریک و یا روشن شود، به این معنا است که قطبش نور فرودی خطی است. اگر شدت نور خروجی کم و زیاد شود، نشان‌دهنده این است که این نور یا نیمه‌قطبیده است و یا قطبش بیضوی دارد و چنانچه هیچ تغییری در شدت نور ایجاد نشود، ممکن است غیرقطبیده یا قطبیده دایروی باشد. برای هر یک از این حالت‌ها، امکانات دیگری نیز وجود دارد که می‌توان از آن‌ها برای تشخیص دقیق قطبش استفاده کرد.