Olyan zseniális lett volna a Hitomi, hogy talán megépítik újra

1311

A Hitomi röntgen űrtávcső első és egyetlen tudományos mérése igazolta, hogy nagyságrendekkel körözhette volna le az elődeit: a NASA és a JAXA vezetői máris az ismétlésről tárgyalnak.

A Hitomi nevű japán-amerikai röntgenműhold élete sajnos nagyon rövidre sikerült: a pályára állás után mindössze öt héttel megszakadt vele a kapcsolat. Ma már tudjuk, hogy az űrtávcső több tervezési, programozási és irányítási hiba együttesének esett áldozatul, és végül darabokra tört.

The central region of a rich galaxy cluster about 250 million light years from Earth.
A Perseus-halmazt uraló Perseus A galaxis és környezete. A kompozit kép a Hubble látható fényben, a Chandra röntgenben és a VLA hálózat rádiótartományban készült felvételeiből áll. A piros rádiólebenyek jelzik a galaxis magjából kiáramló nyalábokat, amik a röntgenben fénylő (kék), forró gázt fűtik. (Röntgen: NASA/CXC/IoA/A.Fabian et al.; Rádió: NRAO/VLA/G. Taylor; Látható fény: NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA) & Univ. of Cambridge/IoA/A. Fabian)

Szerencse a szerencsétlenségben, hogy a japánok már nem sokkal a start után, az üzembe helyezési és tesztelési időszak alatt is elvégeztek néhány előzetes tudományos mérést. Mindössze egy héttel a pályára állást követően a Perseus-galaxishalmaz közepét vették célba az egyik főműszerrel, az SXS-sel. Az SXS (Soft X-ray Spectrometer), egy lágy röntgentartományban, 0,3-12 keV közötti hullámhosszakon működő, 0,05 Kelvin hőmérsékletre hűtött spektrográf volt, amely egy hatszor hat pixeles “képen” volt képes egyszerre 36 különálló színképet rögzíteni.

Bár még az összes kalibrációt el sem tudták végezni a műszeren, az SXS adatai így is felülmúlták a kutatók várakozásait. A színképvonalak elemzése azt mutatta, hogy a galaxishalmazban áramló gáz meglepően csendes, a jellemző sebességek mindössze 164 km/s-nak adódtak. A Hitomi adatainak pontosságát jelzi, hogy ezt az értéket ± 10 km/s pontossággal meg tudta mérni, míg korábban az európai XMM-Newton űrtávcső adataiból csak annyit lehetett kideríteni, hogy a gáz sebessége kisebb, mint 500 km/s.

20160724_hitomi-perseus_kep2
Balra: a Hitomi SXS látómezeje a Chandra felvételéhez képest. Nem sikerült eltalálni a közepét: ez is egy kalibrációs lépés lett volna még. Jobbra: a forró gáz átlagos sebessége az egyes pixelekben. Ettől az átlagtól térnek el átlagosan a tényleges sebességek 164 km/s-mal. (NASA Goddard/JAXA)

A mérés alapján a Perseus-halmazt kitöltő, galaxisok közötti ritka gáz sokkal kevésbé turbulens, mint azt a kutatók eddig feltételezték. Ez azért is nagyon meglepő, mert a halmaz közepén egy aktív galaxis található, a Perseus A (NGC 1275), amely a magjából induló sugárnyalábokkal rengeteg energiát pumpál a környezetébe, extrém forró gázbuborékokat létrehozva. Eddig az volt a feltételezés, hogy a buborékok keltette turbulens mozgások tartják forrón a halmazt kitöltő gázt, de a jelek szerint más energiaszállító mechanizmusnak is működnie kell. Egy lehetséges magyarázat, hogy turbulens mozgások helyett hanghullámok segítségével terül szét az energia a halmazban.

20160724_hitomi-perseus_kep3
Piros: a Suzaku eddigi legjobb röntgenspektruma a Perseus-halmazról. Fekete: a Hitomi mérése. A részletekben megnyilvánuló különbség mellbevágó. (NASA Goddard/JAXA)

Ráadásul a turbulens és nyugodt gáz arányának megmérése más kutatások szempontjából is fontos. A galaxishalmazok az Univerzum építőkövei: ezek a legnagyobb zárt, kötött egységek a Világegyetemben. Lényegében mindegyik galaxishalmaz önállóan fejlődött az elmúlt 13,8 milliárd évben. A táguló Világegyetemet leíró modellek tesztelésénél ezért a galaxishalmazok tulajdonságait, például a tömegük eloszlását vetik össze a megfigyelési adatokkal. A Hitomi pedig rövid időre felvillantotta a reményt, hogy az eddigieknél sokkal pontosabban megmérhetjük ezeket a tömegeket.

A Hitomi nélkül viszont a nagyenergiás asztrofizika komoly gondba került. A nagy űrtávcsövek, mint az XMM-Newton és a Chandra, továbbra is elsőosztályú tudományt szállítanak, de már nem éppen fiatalok, hiszen mindkettőt 1999-ben állították pályára. A Hitomi egymagában képviselte volna a következő generációt, és sokáig nem is lett volna riválisa, mivel az újabb nagyműszer, az európai ATHENA majd csak 2028-ra fog elkészülni. Ezért hát a japánoknál azonnal be is indult a lobbizás a Hitomi újabb példányának megépítéséért. Erre mutatkozik is hajlandóság, azonban bonyolítja a helyzetet, hogy a legígéretesebbnek bizonyult főműszert, az SXS-t nem a japánok, hanem a NASA Goddard Space Flight Center mérnökei gyártották.

20160724_hitomi-perseus_kep4
Az SXS műszer lelke, a 6×6-os mikrokaloriméter rács. A műszer képes nagy pontossággal, egyenként megmérni minden egyes beérkező röntgenfoton energiáját. (NASA Goddard)

Az amerikaiak szintén mutatnak hajlandóságot újra megépíteni a műszerüket, azonban komoly aggodalmakat fogalmaztak meg a japánok üzemeltetési képességeit illetően. A Hitomi előtt ugyanis már két másik kriogenikus röntgenspektrométer is elveszett, az ASTRO-E műhold ki sem jutott az űrbe, az ismétlés, a Suzaku űrtávcső esetében pedig a hűtést biztosító folyékony hélium párolgott el nem sokkal a misszió kezdetét követően. A Hitomival kapcsolatos vizsgálat is komoly üzemeltetési hiányosságokat tárt fel (itt olvasható egy jó összefoglaló erről). Ha a japánoknak ezeket a problémákat a NASA közreműködésével sikerül rendbe tenni, akár már 2020-ra elkészülhet a Hitomi utóda, hogy újra feltárja előttünk a röntgen Univerzum titkait.

A tudományos eredményeket bemutató szakcikk a Nature folyóiratban jelent meg, szerzői között ott találjuk az MTA Lendület Fiatal Kutatói Program egyik idei nyertesét is, Werner Norbertet (még az amerikai intézménye képviseletében).

Forrás: University of Cambridge, Nature, SpaceNews

Hozzászólás

hozzászólás