Etwas mehr als zwei Monate nach seinem Start ins All hat der neueste Explorer der NASA – der Explorer X-ray Imaging oder IXPE – seine ersten Bilder geteilt.
Und sie sind erstaunlich. Die Bilder bieten einen Einblick in Cassiopeia A, den berühmten Überrest einer Supernova oder eines explodierenden Sterns.
Um den Rest des Sterns herum sind glühende violette Gaswolken zu sehen. Diese Wolken entstanden, als Stoßwellen der Explosion das umgebende Gas auf unglaublich hohe Temperaturen erhitzten und hochenergetische Teilchen, sogenannte kosmische Strahlen, beschleunigten.
Paolo Sovita, der italienische Hauptforscher für IXPE am Nationalen Institut für Astrophysik in Rom, sagte in einer Erklärung.
Die Raumsonde, eine Gemeinschaftsarbeit der NASA und der italienischen Weltraumbehörde, trägt drei Teleskope. Obwohl Cassiopeia A zuvor mit anderen Teleskopen beobachtet wurde, soll IXPE neue Einblicke in einige der extremsten Objekte im Universum wie Supernovae, Schwarze Löcher und Neutronensterne liefern.
Der Überrest von Cassiopeia A ist eine Supernova, die 11.000 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Es ist jetzt eine riesige Blase aus heißem, expandierendem Gas, der jüngste bekannte Überrest einer 340 Jahre alten Supernova-Explosion in unserer Milchstraße. Das Licht dieser Supernova erreichte die Erde erstmals in den 1770er Jahren.
Röntgenstrahlen sind hochenergetische Lichtwellen, die von Extremen erzeugt werden. Zu diesen extremen Bedingungen im Weltraum gehören starke Magnetfelder, Kollisionen zwischen Objekten, Explosionen, sengende Temperaturen und schnelle Rotation.
Dieses Licht ist praktisch durch die Signatur dessen, was es erzeugt hat, verschlüsselt, aber die Erdatmosphäre verhindert, dass Röntgenstrahlen die Erde erreichen. Deshalb setzen Wissenschaftler im All auf Röntgenteleskope.
Welche neuen Daten zu Cassiopeia A. offenbaren könnten
Auf dem neuen Bild sind Röntgendaten, die zuvor vom Chandra X-Ray Observatory der NASA aufgenommen wurden, in Blau zu sehen. Chandra wurde 1999 gestartet und nahm sofort Cassiopeia A ins Visier und enthüllte ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern im Zentrum des Supernova-Überrests. Schwarze Löcher und dichte Neutronensterne entstehen oft durch das gewaltsame Ereignis des Sterntodes.
„Das IXPE-Bild von Cassiopeia A ist so historisch wie das Chandra-Bild desselben Supernova-Überrests“, sagte Martin Weiskopf, IXPE-Hauptforscher am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, in einer Erklärung.
„Es demonstriert die Fähigkeit von IXPE, beispiellose neue Informationen über Cassiopeia A zu gewinnen, die jetzt analysiert werden.“
Die neue Mission der NASA umkreist 370 Meilen (600 Kilometer) über dem Äquator der Erde und hat gerade eine einmonatige Phase der Inbetriebnahme und Erprobung ihrer Instrumentierung abgeschlossen. Obwohl IXPE nicht so groß wie Chandra ist, ist es das erste Weltraumobservatorium seiner Art. Der Satellit kann einen oft übersehenen Aspekt kosmischer Strahlungsquellen namens Polarisation erkennen. Licht wird polarisiert, wenn es durch etwas geht, das seine Teilchen streuen lässt.
Jedes polarisierte Licht trägt den einzigartigen Charakter seiner Quelle und dessen, was es auf seinem Weg durchläuft. Während Wellen von unpolarisiertem Licht in jede Richtung schwingen können, schwingt polarisiertes Licht nur in eine Richtung.
Die vom IXPE auf Cassiopeia A gesammelten Daten können Wissenschaftlern dabei helfen, zu messen, wie stark die Polarisation über den Rest variiert, der sich über 10 Lichtjahre erstreckt.
Die Verwendung von IXPE zur Untersuchung der kosmischen Röntgenpolarisation kann Wissenschaftlern helfen, die Überreste von Supernovae wie Schwarze Löcher und Neutronensterne, ihre Umgebung und wie sie Röntgenstrahlen erzeugen, besser zu verstehen. Diese Perspektive auf kosmische Extreme könnte auch Antworten auf größere grundlegende Fragen der Physik liefern.