Maggio 16, 2022

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L’ultimo telescopio a raggi X della NASA invia la prima straordinaria immagine di un residuo di supernova

L’Explorer X-ray Imaging Telescope (IXPE) della NASA ha inviato la sua prima immagine sulla Terra, mostrando i resti di una stella esplosa nel 17° secolo.

L’osservatorio spaziale è stato lanciato il 9 dicembre 2021 da Cape Canaveral, in Florida, a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9 nell’orbita terrestre bassa.

Ha trascorso l’ultimo mese a calibrare gli strumenti, preparandosi a monitorare il residuo di supernova (SNR) nella costellazione di Cassiopea A.

Questi sono i resti di una stella gigante esplosa nel 17° secolo, con onde d’urto che attraversano il gas circostante e lo riscaldano ad alte temperature, generando particelle di raggi cosmici veloci che producono un bagliore luminoso nella luce dei raggi X.

IXPE si unisce al Chandra X-ray Telescope, uno dei grandi osservatori spaziali della NASA, lanciato nel 1999, per studiare diversi aspetti dello spettro dei raggi X.

Questo è il residuo di una stella gigante esplosa nel 17° secolo, con onde d’urto che attraversano il gas circostante e lo riscaldano ad alte temperature, generando particelle di raggi cosmici veloci che producono un bagliore luminoso nella luce dei raggi X.

Ha trascorso l'ultimo mese a calibrare gli strumenti, preparandosi a individuare un residuo di supernova (SNR) nella costellazione di Cassiopea, chiamata Cassiopea A.

Ha trascorso l’ultimo mese a calibrare gli strumenti, preparandosi a individuare un residuo di supernova (SNR) nella costellazione di Cassiopea, chiamata Cassiopea A.

Uno sforzo congiunto tra la NASA e l’Agenzia Spaziale Italiana, IXPE è il primo osservatorio spaziale dedicato allo studio della polarizzazione dei raggi X provenienti da oggetti come supernove e buchi neri: è così che la luce viene diretta mentre viaggia.

La nuova immagine, rilasciata dalla NASA in tempo per San Valentino, contiene i dati IXPE mostrati come una palla viola, sovrapposta ai dati di Chandra, delineata in blu.

La saturazione del colore viola corrisponde all’intensità della luce dei raggi X osservata da IXPE e il blu mostra i dati dei raggi X ad alta energia.

Questa è una mappa di calore composta da resti di supernova, creata con i dati di IXPE

Questa è una mappa di calore composta da resti di supernova, creata con i dati di IXPE

Chandra e IXPE, utilizzando diversi tipi di rivelatori, catturano diversi livelli di risoluzione angolare o nitidezza, offrendo ad astronomi e astrofisici maggiori livelli di dettaglio, per esplorare meglio questi fenomeni insoliti.

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Dopo il lancio di Chandra nel 1999, la sua prima immagine è stata anche di Cassiopea A, uno degli oggetti a raggi X più luminosi nella costellazione di Cassiopea.

L’immagine scattata da Chandra ha rivelato la presenza di un oggetto compatto al centro del residuo di supernova, molto probabilmente un buco nero o una stella di neutroni.

Questi oggetti, insieme a nubi di gas e polvere luminosi, sono i resti di una stella massiccia che ha raggiunto la fine della sua vita utile.

Questa immagine mostra Cas A visto dall'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA.  Chandra e IXPE, utilizzando diversi tipi di rivelatori, catturano diversi livelli di risoluzione angolare o nitidezza, offrendo ad astronomi e astrofisici maggiori livelli di dettaglio, per esplorare meglio questi fenomeni insoliti

Questa immagine mostra Cas A visto dall’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA. Chandra e IXPE, utilizzando diversi tipi di rivelatori, catturano diversi livelli di risoluzione angolare o nitidezza, offrendo ad astronomi e astrofisici maggiori livelli di dettaglio, per esplorare meglio questi fenomeni insoliti

L'osservatorio spaziale è stato lanciato il 9 dicembre 2021 da Cape Canaveral, in Florida, a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9 nell'orbita terrestre bassa.

L’osservatorio spaziale è stato lanciato il 9 dicembre 2021 da Cape Canaveral, in Florida, a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9 nell’orbita terrestre bassa.

IXPE: il nuovissimo osservatorio a raggi X spaziale della NASA

L’Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) è una collaborazione tra la NASA e l’Agenzia Spaziale Italiana.

È un osservatorio spaziale con tre telescopi identici progettati per misurare le polarizzazioni dei raggi X cosmici di buchi neri, stelle di neutroni, resti di supernova e pulsar.

È stato lanciato il 9 dicembre e ha raggiunto l’orbita desiderata entro il 15 dicembre da un razzo SpaceX Falcon 9.

Fa parte del programma Explorers della NASA, che progetta veicoli spaziali a basso costo per studiare eliofisica e astrofisica.

Studierà gli UFO, consentendo la mappatura dei campi magnetici dei buchi neri e di altri fenomeni.

Il suo primo obiettivo è stata Cassiopea A, un residuo di supernova a 11.000 anni luce di distanza ed è stato anche il primo obiettivo di un altro grande osservatorio a raggi X, il telescopio spaziale Chandra della NASA.

I raggi X ad alta energia provenienti dall’ambiente circostante oggetti come buchi neri e pulsar possono essere polarizzati, ovvero vibrare in una particolare direzione.

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Lo studio della polarizzazione dei raggi X può essere utilizzato per rivelare la fisica degli oggetti, fornendo informazioni sugli ambienti che hanno creato.

La missione prevede di individuare più di 30 obiettivi durante il suo primo anno, incluso lo spaziotempo deformato attorno ai buchi neri di massa stellare e di misurarne la rotazione.

Altri obiettivi pianificati includono vari tipi di stelle di neutroni, come pulsar e magnetar.

Conosciuta anche come Cas A, la massiccia stella che ha perso i suoi strati esterni, formando una nuvola di raggi X, è esplosa circa 350 anni fa, a 11.090 anni luce di distanza.

Le supernove sono piene di energia magnetica e accelerano le particelle quasi alla velocità della luce, rendendole dei laboratori per lo studio della fisica estrema dello spazio.

“L’immagine IXPE di Cassiopea A è storica quanto l’immagine Chandra dello stesso residuo di supernova”, ha affermato Martin C. Weisskopf, investigatore principale IXPE con sede presso il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, in Alabama.

Dimostra la capacità di IXPE di ottenere nuove informazioni senza precedenti su Cassiopea A, che è attualmente in fase di analisi.

La principale misurazione che gli scienziati effettueranno con IXPE si chiama polarizzazione, che è un modo per osservare come viene diretta la luce dei raggi X mentre viaggia nello spazio.

La polarizzazione della luce contiene indizi sull’ambiente in cui la luce ha avuto origine. Gli strumenti di IXPE misurano anche l’energia, il tempo di arrivo e la posizione nel cielo dei raggi X provenienti da sorgenti cosmiche.

“L’immagine IXPE di Cassiopea A è Bellissima”, ha affermato Paolo Sovita, ricercatore principale italiano per IXPE presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Roma.

“Non vediamo l’ora di analizzare i dati di polarimetria per saperne di più sui resti di supernova”, ha aggiunto il ricercatore.

“Misurare le polarizzazioni dei raggi X non è facile”, ha detto Weisskov. “Devi raccogliere molta luce e la luce non polarizzata si comporta come un rumore di fondo. Potrebbe volerci del tempo per rilevare il segnale polarizzato”.

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I dati raccolti da IXPE da Cassiopea A consentiranno agli scienziati di vedere come varia la polarizzazione nel resto della supernova.

Ha un diametro di circa 10 anni luce, più del doppio della distanza tra la Terra e la nostra stella più vicina, Proxima Centauri.

I ricercatori stanno attualmente lavorando sui dati per creare la prima mappa di polarizzazione dei raggi X dell’oggetto.

Questo rivelerà nuovi indizi su come vengono prodotti i raggi X in Cassiopea A.

“Le future immagini di polarizzazione di IXPE dovrebbero rivelare i meccanismi alla base di questo famoso acceleratore cosmico”, ha affermato Roger Romani, ricercatore associato di IXPE presso la Stanford University.

Per completare alcuni di questi dettagli, abbiamo sviluppato un metodo per rendere le misurazioni IXPE più accurate utilizzando tecniche di apprendimento automatico. Non vediamo l’ora di scoprire cosa troveremo mentre analizzeremo tutti i dati.

Cos’è l’Osservatorio a raggi X Chandra?

Il Chandra X-ray Observatory della NASA è un telescopio progettato specificamente per rilevare l’emissione di raggi X da regioni estremamente calde dell’universo come supernove, ammassi di galassie e materia attorno ai buchi neri.

Poiché l’atmosfera terrestre assorbe i raggi X, Chandra deve orbitare sopra di essa, fino a 86.500 miglia (139.000 km) nello spazio.

È stato lanciato il 23 luglio 1999 ed è sensibile alle sorgenti di raggi X 100 volte più debole di qualsiasi precedente telescopio a raggi X, reso possibile dall’elevata risoluzione angolare dei suoi specchi.

Non ci sono piani concreti da parte della NASA per sostituire Chandra e ulteriori studi sulla lunghezza d’onda dei raggi X della luce.

Il telescopio a raggi X Chandra è ora nel suo 20° anno di attività e ha superato la sua vita utile prevista di circa 15 anni.

Chandra è passata automaticamente a una cosiddetta modalità provvisoria in ottobre a causa di un problema con il giroscopio.