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太空任務 2022-03

X 射線太空望遠鏡 IXPE 與它的第一張公開影像

NASA 的 IXPE 望遠鏡公布首張影像——仙后座 A 超新星殘骸的 X 射線偏振圖,開啟天文學研究宇宙極端環境磁場的新窗口。

IXPE 外觀渲染圖

去年(2021)十二月,除了有萬眾矚目的詹姆士‧韋伯太空望遠鏡(JWST)的升空,其實還有一隻來自 NASA 和義大利太空總署合作的最新 X 射線太空望遠鏡 IXPE(Imaging X-Ray Polarimetry Explorer)在韋伯升空的前兩週,由 SpaceX 的 Falcon 9 火箭從美國佛羅里達州的卡那維爾角發射,目前運行於赤道上空 600 公里的軌道中。

IXPE 由三組相同的圓筒狀鏡子與感測器組成,望遠鏡與感應器中間由一根 3.7 公尺長的可收合柱子所連接,以減少發射酬載所佔據的體積。

IXPE 的最大特色:X 射線偏振

IXPE 最大的特色,在於它不只可以像其它 X 射線望遠鏡一樣拍攝影像、測量 X 射線的強度,還可以蒐集電磁波「偏振」的方向,提供過去所沒有的珍貴資料。

首張科學影像:仙后座 A

經過一番檢查與測試,IXPE 已經可以正常運作並開始觀測。就在 2 月 14 日,NASA 發表了 IXPE 的第一張科學影像,拍攝的是位於仙后座的超新星殘骸「仙后座 A(Cassiopeia A)」。它是一顆十七世紀觀測到的超新星,如今是一顆超新星殘骸(SNR)。

eROSITA 拍攝的 X 射線全天影像

經過數百年的膨脹,仙后座 A 雖然已非肉眼可見,是太陽系外最強的無線電波源,在 X 射線波段也相當明亮。著名的 X 射線望遠鏡「錢卓太空望遠鏡(Chandra)」的第一個拍攝目標也是選擇仙后座 A 當作熱身。

IXPE 與 Chandra 結合觀測成果

這張照片結合了 IXPE 跟 Chandra 的觀測成果,藍色的部分是 Chandra、紫色的部分是 IXPE 所拍攝的,顏色的鮮豔程度則代表著 X 射線的強度。

觀測 X 射線偏振的意義

IXPE 提供了一個過去所沒有的資訊,也是它的觀測重點——觀測 X 射線的「偏振性(Polarization)」,也就是電磁波在宇宙中傳遞時,電場與磁場震盪的方向。

這個特別的能力,可以幫助天文學家解答一些過去無法回答的問題,像是黑洞如何旋轉、波霎(pulsar)為什麼可以放出如此強的 X 射線、以及黑洞是如何驅動強烈的噴流等。這對於瞭解宇宙中極端天體與高能電磁波生成的環境與機制相當重要。

IXPE 的任務預計會持續兩年,目前設定了 40 個觀測目標要在第一年進行資料蒐集,第二年則會視情況選擇更精細的目標進行觀測。期望未來數年,IXPE 可以為高能天文物理的研究提供許多貢獻。