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 IXPE 衛星の上部には 3 つの同一の X 線光学要素があり、下部にはセンサーがあります。 | |
| 名前 | エクスプローラー97 IXPE SMEX-14 |
|---|---|
| ミッションタイプ | X線天文衛星 |
| オペレーター | NASA、ASI |
| コスパーID | 2021-121A |
| SATCAT番号 | 49954 |
| Webサイト | ixpe.msfc.nasa.gov asi.it/ixpe |
| ミッション期間 | 5年（予定） 2年11ヶ月24日（進行中） |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船 | エクスプローラー XCVII |
| 宇宙船の種類 | イメージングX線偏光測定エクスプローラ |
| バス | BCP-100 |
| メーカー | ボール エアロスペース & テクノロジーズ OHB イタリア |
| 打ち上げ質量 | 330 kg (730 ポンド) [1] |
| ペイロード質量 | 170 kg (370 ポンド) |
| 寸法 | 直径1.1m（3フィート7インチ）、高さ5.2m（17フィート）、 ソーラーアレイ：完全に展開した状態で2.7m（8フィート10インチ） |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2021年12月9日 06:00 UTC [3] |
| ロケット | ファルコン9、B1061.5 |
| 発射場 | ケネディ宇宙センター、LC-39A |
| 請負業者 | スペースX |
| 入隊 | 2022年1月10日[2] |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心軌道 |
| 政権 | 低軌道 |
| 近地点高度 | 540 km (340 マイル) |
| 遠地点高度 | 540 km (340 マイル) |
| 傾斜 | 0.20° |
| 期間 | 90.00 分 |
| メイン望遠鏡 | |
| タイプ | 3面鏡 |
| 焦点距離 | 4メートル[4] |
| 波長 | X線 |
| トランスポンダー | |
| バンド | Sバンド[5] |
_logo.png/500px-Imaging_X-ray_Polarimetry_Explorer_(IXPE)_logo.png){kind=logo} IXPEミッションロゴ 探検家プログラム | |
イメージングX線偏光測定探査機（Imaging X-ray Polarimetry Explorer）は、一般にIXPEまたはSMEX-14として知られ、ブラックホール、中性子星、パルサーの宇宙X線の偏光を測定するために設計された3つの同一の望遠鏡を備えた宇宙観測所です。 [6] 2021年12月9日に打ち上げられたこの観測所は、NASAとイタリア宇宙機関（ASI）の国際協力です。これは、太陽物理学と天体物理学を研究するための低コストの宇宙船を設計するNASAのエクスプローラープログラムの一部です。
このミッションでは、珍しい天体を研究し、ブラックホール、中性子星、パルサー、超新星残骸、マグネター、クエーサー、活動銀河核の磁場のマッピングが可能になります。これらの天体の周囲環境から放射される高エネルギーX線は偏光している可能性があり、特定の方向に振動します。X線の偏光を研究することで、これらの天体の物理的性質が明らかになり、それらが生成される高温環境に関する洞察が得られます。[7]
概要
IXPEミッションは2017年1月3日に発表され[6]、2021年12月9日に打ち上げられた。[3]この国際協力は2017年6月に署名され[1] 、イタリア宇宙機関（ASI）がX線偏光検出器を提供することを約束した。[7]ミッションと2年間の運用にかかる推定費用は1億8,800万米ドル（打ち上げ費用は5,030万米ドル）である。[8] [7] IXPEミッションの目標は、NASAの天体物理学における最初の科学目標である「宇宙の仕組みを発見する」を支援するために、高エネルギー天体物理学的プロセスとソースに関する理解を深めることである。 [1]宇宙源のX線偏光測定と偏光画像を取得することにより、IXPEは2つの特定の科学目標に取り組んでいます。特定の宇宙X線源または源のカテゴリの放射プロセスと詳細な特性を決定すること、および極限環境での一般相対論的および量子的効果を調査することです。[1] [6]
IXPEの2年間のミッションでは、活動銀河核、クエーサー、パルサー、パルサー風星雲、マグネター、降着X線連星、超新星残骸、銀河中心などのターゲットを研究します。[4]
この宇宙船はボール・エアロスペース・アンド・テクノロジーズ社によって建造された。[1]主任研究者はNASAマーシャル宇宙飛行センターのマーティン・C・ワイスコフ氏で、同氏はNASAマーシャル宇宙飛行センターのX線天文学の主任科学者であり、チャンドラX線観測衛星のプロジェクト科学者でもある。[7]
その他のパートナーには、マギル大学、マサチューセッツ工科大学（MIT）、ローマ・トレ大学、スタンフォード大学、[5] OHBイタリア[9]、コロラド大学ボルダー校[10]などがあります。
目的
技術的および科学的目標には以下が含まれる: [3]
- 軌道上太陽観測衛星8号に搭載されたX線偏光計の偏光感度を2桁向上
- スペクトル、空間、時間を同時に測定する
- 活動銀河核とマイクロクエーサーの形状と放射メカニズムを決定する
- マグネターの磁場構成を見つけ、磁場の強さを決定する
- パルサー（孤立型と集積型の両方）におけるX線発生のメカニズムと形状を見つける
- パルサー風星雲で粒子がどのように加速されるかを決定する
望遠鏡
この宇宙望遠鏡には、宇宙X線の偏光を測定するために設計された3つの同一の望遠鏡が設置されている。[6]偏光検出器は、イタリアの天体物理学研究所（INAF）と原子核物理学研究所（INFN）の科学者によって発明・開発され、数年にわたって改良されてきた。[4] [11] [12]
原理
IXPEのペイロードは、共通の光学ベンチに搭載され、宇宙船の指向軸と共線に配置された3つの同一の画像化X線偏光測定システムです。[1]各システムは冗長性のために独立して動作し、イタリアで開発された偏光感度画像検出器にX線を焦点を合わせるミラーモジュールアセンブリで構成されています。 [1] 4メートル（13フィート）の焦点距離は、展開可能なブームを使用して実現されます。
ガスピクセル検出器（GPD）[13]は、マイクロパターンガス検出器の一種で、偏光光子によって生成される光電子の放出方向の異方性を利用して、ガス媒体内で相互作用するX線の偏光状態を高感度で測定します。[4]このようなシンクロトロン放射源の位置依存およびエネルギー依存の偏光マップにより、X線放射領域の磁場構造が明らかになります。X線偏光イメージングは、電子が強く加速される領域の磁気構造をよりよく示します。このシステムは、周囲の星雲放射や隣接する点源から点源を分離することができます。[4]
起動プロファイル
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IXPEは、2021年12月9日にフロリダ州にあるNASAケネディ宇宙センターのLC-39AからSpaceXのファルコン9（B1061.5 ）で打ち上げられました。この観測所の比較的小さなサイズと質量は、SpaceXのファルコン9ロケットの通常の容量をはるかに下回っています。しかし、IXPEは傾斜角0°のほぼ正確な赤道軌道で動作するように設計されているため、ファルコン9はIXPEを正しい軌道に乗せるのに苦労しました。赤道上空28.5°に位置するケープカナベラルから打ち上げられたため、0.2°の赤道軌道に直接打ち上げることは物理的に不可能でした。代わりに、ロケットは真東に打ち上げて駐機軌道に入り、宇宙船が赤道を横切ったときに宇宙空間で一度平面または傾斜角を変更する必要がありました。ファルコン9の場合、これは、わずか330kg（730ポンド）のIXPEでさえ、そのようなミッションプロファイルでは理論上の最大性能（1,500〜2,000kg（3,300〜4,400ポンド））の約20〜30％に相当する可能性があることを意味します。一方、同じ打ち上げロケットは、第1段ブースターを回収しながら、飛行機の変更が不要な場合は、IXPEが目標としていた同じ540km（340マイル）の軌道に約15,000kg（33,000ポンド）を打ち上げることができます。[14]
IXPEは、ブラックホールや中性子星など、さまざまな宇宙源からのX線の偏光を測定することに特化した初の衛星です。赤道に沿った軌道により、内バン・アレン放射線帯が地球の表面に最も近づく地域である南大西洋異常帯でのX線計測器の放射線被ばくが最小限に抑えられます。
オペレーション
IXPEは2年間の運用を想定して設計されている。[8]その後は退役して軌道から外されるか、ミッションの延長が行われる可能性がある。
IXPE探査機の打ち上げと展開後、NASAは較正のために探査機をブラックホールの1ES 1959+650とパルサーのSMC X-1に向けました。その後、探査機は最初の科学ターゲットであるカシオペアAを観測しました。カシオペアAの初光画像は2022年1月11日に公開されました。[15] IXPEの最初の1年間で30のターゲットを観測する予定です。[15]
IXPEはケニアのマリンディにある地上局を介して地球と通信します。地上局はイタリア宇宙機関によって所有および運営されています。[15]
現在、IXPEのミッション運用は大気宇宙物理学研究所（LASP）によって管理されている。[16]
結果
2022年5月、IXPEの最初の研究では、4U 0142+61で真空複屈折の可能性が示唆されました[17] [18]。 8月には、別の研究ではケンタウルスAの低い偏光度を測定し、X線放射がジェットの加速粒子から直接発生するのではなく、散乱プロセスから来ていることを示唆しました。[19] [20] 2022年10月には、ガンマ線バースト GRB 221009Aを観測しました。これは「史上最も明るい」(BOAT)としても知られています。[21] [22]
ギャラリー
- IXPE宇宙船
-
IXPEの構造図 -
発売前のIXPE -
IXPE 展開プロセスのアニメーション
- IXPEによる観察
-
参照
ウィキメディア・コモンズには、イメージングX線偏光測定エクスプローラーに関連するメディアがあります。
- 天体X線源
- エクスプローラープログラム
- 同様の宇宙船GEMS
- X線宇宙望遠鏡のリスト
- X線天文学
- X線望遠鏡
- XPoSat - ほぼ同時期に打ち上げられ、2～30 keVの範囲で宇宙現象を観測することでIXPEを補完する。
参考文献
- ^ abcdefg 「IXPE（イメージングX線偏光測定探査機）」。eoportal.com。ESA。2024年4月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年2月17日閲覧。
- ^ “IXPE X線天文台が試運転を完了、カシオペアAの較正を検討中”. NASASpaceFlight.com. 2022年1月10日. 2022年1月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年1月11日閲覧。
- ^ abc 「IXPE Home: Expanding the X-ray View of the Universe」マーシャル宇宙飛行センター (MSFC) NASA 2021年9月7日。2021年10月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年9月15日閲覧。
この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
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- ^ abcd 「NASA、ブラックホールと宇宙X線の謎を研究するミッションを選択」NASA。2017年1月3日。2021年12月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年12月6日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
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- ^ 「学生たちが2億1400万ドルの宇宙船を操縦。『まるで映画で見るようなものだ』」CUボルダー・トゥデイ。2022年1月18日。2022年8月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年8月2日閲覧。
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