NASA/JAXA XRISM任务首次展示X射线宇宙
领导的 XRISM(X 射线成像和光谱任务) 天文台首次公布了今年晚些时候科学行动开始时将收集到的前所未有的数据。
该卫星的科学团队发布了由数百个星系组成的星系团的快照以及邻近星系中的一系列恒星残骸，这让科学家们可以详细了解其化学组成。
“XRISM 将为国际科学界提供对隐藏的 X 射线天空的新视角，”位于 马里兰州格林贝尔特的 NASA 戈达德太空飞行中心的 XRISM 美国首席研究员理查德·凯利 (Richard Kelley) 说。“我们不仅会看到这些源的 X 射线图像，还会研究它们的成分、运动和物理状态。”
XRISM(发音为“crism”)由 JAXA(宇宙航空研究开发机构) 与 NASA 合作领导，并得到了 ESA(欧洲航天局)的贡献。它 于 2023 年 9 月 6 日推出。
它的设计目的是探测能量高达 12,000 电子伏的 X 射线，并将研究宇宙最热的区域、最大的结构和重力最强的物体。作为比较，可见光的能量为 2 至 3 电子伏。
该任务有两台仪器，Resolve 和 Xtend，每台仪器都位于戈达德设计和制造的 X 射线镜组件的焦点。
Resolve 是 NASA 和 JAXA 开发的微量热光谱仪。它在冰箱大小的液氦容器内工作，温度仅比绝对零度高一点点。
当 X 射线照射到 Resolve 的 6 x 6 像素探测器时，它会使设备变暖，其程度与其能量相关。通过测量每一个 X 射线的能量，该仪器可以提供以前无法获得的有关源的信息。
任务团队使用 Resolve 来研究 N132D，这是一颗超新星遗迹，也是大麦哲伦星云中最亮的 X 射线源之一，大麦哲伦星云是一个距离我们约 160,000 光年的矮星系，位于南部金剑鱼座。这些不断膨胀的残骸估计已有 3000 年的历史，是一颗质量约为太阳 15 倍的恒星耗尽燃料、坍塌并爆炸时形成的。
解析光谱显示与硅、硫、钙、氩和铁相关的峰。这是迄今为止获得的该物体最详细的 X 射线光谱，并展示了该任务在 2024 年晚些时候开始常规操作时将实现的令人难以置信的科学成果。
“这些元素是在原始恒星中形成的，然后当它作为超新星爆炸时被炸掉，”美国宇航局戈达德 XRISM 项目科学家布莱恩·威廉姆斯 (Brian Williams) 说。“Resolve 将使我们能够以前所未有的方式看到这些线条的形状，让我们不仅能够确定存在的各种元素的丰度，还能以前所未有的精度确定它们的温度、密度和运动方向。从那里，我们可以拼凑有关原始恒星和爆炸的信息。”
XRISM 的第二台仪器 Xtend 是由 JAXA 开发的 X 射线成像仪。它为 XRISM 提供了大视野，使其能够观察到比满月平均表观尺寸大约 60% 的区域。
Xtend 拍摄了 Abell 2319 的 X 射线图像，这是一个 位于北方天鹅座约 7.7 亿光年之外的丰富星系团。它是天空中第五亮的 X 射线星团，目前正在进行重大合并事件。
该星团直径达 300 万光年，凸显了 Xtend 的广阔视野。
“即使在调试过程结束之前，Resolve 就已经超出了我们的预期，”戈达德 NASA 的 XRISM 项目经理 Lillian Reichenthal 说道。“我们的目标是使用该仪器实现 7 电子伏的光谱分辨率，但现在它已进入轨道，我们正在实现 5 电子伏。这意味着我们将通过 XRISM 捕获的每个光谱获得更详细的化学图谱。”
尽管覆盖其探测器的光圈门存在问题，Resolve 仍表现出色，并且已经开展了令人兴奋的科学研究。这扇门旨在在发射前保护探测器，但经过多次尝试后仍未按计划打开。该门阻挡了较低能量的 X 射线，与计划的 300 电子伏相比，有效地在 1,700 电子伏的电压下切断了任务。XRISM 团队将继续探索这种异常现象，并正在研究打开门的不同方法。Xtend 仪器不受影响。
NASA位于戈达德的 XRISM 普通观察员设施正在接受美国和加拿大机构成员提出的观测提案，截止时间为 4 月 4 日星期四。XRISM 普通观察员调查的第一周期将于 2024 年夏季开始。
XRISM 是 JAXA 和 NASA 之间的一项合作任务，欧洲航天局也参与其中。美国宇航局的贡献包括加拿大航天局的科学参与。
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