超越光谱：XRISM发射以不同颜色的x射线研究宇宙

9月6日发射的x射线成像和光谱任务(XRISM)卫星，旨在利用先进的x射线探测技术探索宇宙的热等离子体流。(XRISM空间概念图)来源:日本

揭示黑洞附近物质和能量流动以及宇宙元素组成的数据。

9月6日，一颗新的卫星离开地球，告诉我们宇宙中热等离子体流的运动。

从日本种子岛航天中心发射的x射线成像和光谱任务(XRISM)卫星将以前所未有的精度探测x射线波长，以深入星系团的中心，揭示黑洞和超新星的工作原理，并告诉我们宇宙的元素组成。

XRISM，发音为“危机”，是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和美国国家航空航天局(NASA)之间的一项合作任务，欧洲航天局(ESA)也参与其中。

XRISM的独特能力

XRISM与现有x射线望远镜的区别在于其独特的能力，可以区分不同颜色的x射线。这将为科学家解开大量的信息。它配备了一种新型仪器，可以通过微小的温度变化来探测x射线。它将能够识别出它所观察的物体中存在的化学元素——铁、镍、氧或硅——以及它们的丰度。XRISM还将能够读取气体运动的速度。

芝加哥大学天体物理学家Irina Zhuravleva说:“有了XRISM，我们将对炽热而充满活力的宇宙有一个全新的视角。”Irina Zhuravleva是美国宇航局参与该项目的科学家，也是该合作项目中漫射星系外科学团队的主席。“我们将以前所未有的细节观察恒星爆炸、黑洞与宿主星系的相互作用，以及星系团的剧烈合并，但最令人兴奋的是——总是伴随着新任务的意外发现。”

英仙座(左)和处女座(右)星系团一直是科学家们感兴趣的。XRISM将建立在这些过去的观测(如上图钱德拉x射线天文台拍摄的图像)的基础上，以便更好地理解这些大质量物体的物理作用。来源:美国国家航空航天局科学家/斯坦福/我。朱拉夫列娃等

探索极端现象

x射线是由太空中一些最具能量和极端的现象产生的。这包括爆炸的恒星，围绕超大质量黑洞旋转的物质，以及星系团的合并——星系团是宇宙中最大的物体，包含数千个被引力束缚的星系。

芝加哥大学的科学家将分析对几个大质量星系团和星系群的首次观测。一个大问题与超大质量黑洞有关，超大质量黑洞位于星系团的中心。科学家们知道，这些黑洞会向周围的环境释放能量，从而调节恒星形成的速度。但这些黑洞究竟如何与宿主星系相互作用仍然是一个悬而未决的问题。

Irina Zhuravleva。图片来源:Jean Lachat

“到目前为止，我们通过观察‘静态’成像数据来研究这些相互作用的物理学，”Zhuravleva解释说，他是克莱尔·布斯·卢斯天文学和天体物理学助理教授。“通过XRISM，我们将测量超大质量黑洞驱动的气体运动速度，并研究不同气体和金属的混合。”

对星系团的外部区域进行类似的测量也将揭示能量是如何在宇宙中传递的。

此外，XRISM将精确测量不同化学元素的丰度以及星系内外金属的分布，从而揭示出哪种类型的爆炸恒星导致了当前宇宙的化学组成。

新发型从事空间研究

因为地球的大气层阻挡了x射线，所以这些观测必须在太空中进行。从太空发射卫星并控制所有仪器是一项非凡的挑战。此前曾三次尝试发射和操作类似的卫星，但都失败了;科学家们希望第四次是任务成功的魅力所在。

发射后，XRISM卫星将进行测试和校准，以确保所有仪器准备好在今年晚些时候开始观测计划。

“XRISM将开启高分辨率x射线光谱学的新时代，”Zhuravleva说。“我们对这次任务感到非常兴奋，并准备好分析备受期待的数据。”