Indien alles verloopt volgens planning moet eind augustus 2023 de XRISM-röntgentelescoop in de ruimte worden gebracht. Deze nieuwe ruimtetelescoop werd ontwikkeld door Japan in samenwerking met de Verenigde Staten (NASA) en Europa (ESA) en zal gebruikt worden om te kijken naar materiaal dat vlak bij zwarte gaten bezwijkt, het gedrag van ijle materie in clusters van melkwegstelsels en supernova’s en hun schokgolven. De telescoop zal gelanceerd worden vanop het Tanegashima Space Center in Japan met behulp van een H-2A raket.
Overzicht missie
De X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM, voorheen bekend als de X-ray Astronomy Recovery Mission, XARM) is een gezamenlijke missie van het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) en NASA, met deelname van ESA (het Europees Ruimteagentschap). Het doel is om röntgenobjecten aan de hemel te onderzoeken met hogeresolutiespectroscopie en beeldvorming met een hoge verwerkingscapaciteit. XRISM zal naar verwachting baanbrekende resultaten opleveren op verschillende wetenschappelijke gebieden, waaronder de evolutie van de grootste structuren in het heelal, het gedrag van materie in extreme zwaartekrachtsvelden, de spin van zwarte gaten, de interne structuur van neutronensterren en de gedetailleerde fysica van deeltjesstralen. XRISM werd gebouwd door een internationale samenwerking onder leiding van JAXA, met bijdragen van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en instellingen over de hele wereld. Goddard is ook verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de analysesoftware, de gegevensverwerkingspijplijn en een gastwaarnemersfaciliteit om gastwaarnemersprogramma's te ondersteunen.
Door middel van hoge-resolutie röntgenspectroscopie zal de X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) ons begrip van het hete en energetische heelal veranderen, waardoor baanbrekend nieuw onderzoek mogelijk wordt naar zwarte gaten, clusters van sterrenstelsels, compacte objecten en de nasleep van stellaire explosies. XRISM is een gezamenlijke missie van het Japan Aerospace Exploration Agency en NASA, waaraan ook ESA (het Europees Ruimteagentschap) deelneemt. XRISM heeft twee wetenschappelijke instrumenten aan boord: Resolve, een microcalorimeter spectrometer, en Xtend, een breedveld röntgenbeeldvormer. Na de lancering zal de XRISM-ruimtetelescoop in een baan om de aarde worden gebracht op een hoogte van ongeveer 550 kilometer. Vanop deze locatie moet de röntgentelescoop minstens drie jaar operationeel blijven. XRISM is de vervanger en opvolger van de Japanse Hitomi röntgentelescoop die in februari 2016 werd gelanceerd maar verloren ging doordat de telescoop in de ruimte plots begon te tuimelen en uit elkaar viel.
Resolve
De Resolve-detector is een 6-bij-6-pixel microcalorimeter array. Elke pixel is 30 boogseconden groot en de hele detector moet worden gekoeld tot 50 millikelvin (0,05 K, een fractie van een graad boven het absolute nulpunt). Bij zulke koude temperaturen kan de array de kleine hoeveelheid warmte meten die wordt gegenereerd wanneer elke pixel een enkel röntgenfoton absorbeert. De minuscule temperatuurstijging wordt gemeten door gevoelige elektronica en de verwerkingssoftware aan boord leidt de precieze energie van het binnenkomende foton af.
Door duizenden of zelfs miljoenen fotonen van een hemelbron te verzamelen, kan XRISM een röntgenspectrum met extreem hoge resolutie genereren in de zachte röntgenstraling (0,4 tot 12 keV) over een gezichtsveld van 3 bij 3 boogminuten. Met een spectrale resolutie van minder dan 7 eV over deze bandbreedte zullen de resulterende spectra de meest gedetailleerde zijn die ooit zijn verkregen voor verschillende bronnen in het röntgenuniversum. Dankzij geavanceerde software aan boord kan het achtergrondniveau van niet-röntgenbronnen worden geminimaliseerd, waardoor het hoogst mogelijke signaal van de waargenomen bronnen wordt verkregen. De Resolve-detector is ondergebracht in de Calorimeter Spectrometer Insert (CSI), die zelf weer in een dewarvat van vloeibaar helium zit, ongeveer zo groot als een koelkast. Het vloeibare helium koelt de detector af tot ongeveer 4 K, waarna een complex meertraps mechanisch cryogeen systeem de detector afkoelt tot de vereiste bedrijfstemperatuur van 50 millikelvin.
De CSI zorgt ervoor dat röntgenlicht gefocust door een X-ray Mirror Assembly aan de voorkant van het ruimtevaartuig de Resolve-detector bereikt. De CSI werd gebouwd en geassembleerd op NASA's Goddard Space Flight Center en werd in 2019 geleverd aan Japan voor integratie in het Resolve-instrumentensysteem.
Xtend
Het andere instrument van XRISM, Xtend, is een zachte röntgenbeeldvormer die het gezichtsveld van het observatorium uitbreidt tot een vierkant van 38 arminuten, een gebied dat ongeveer 60% groter is dan de schijnbare grootte van de volle maan. Dit geeft Xtend een van de grootste kijkgebieden van alle röntgenbeeldsatellieten die tot nu toe gevlogen hebben. Xtend zal gelijktijdig waarnemingen doen met Resolve, waardoor complementaire beelden met een ruimtelijke resolutie van ongeveer een boogminuut worden verkregen.
Europese bijdrage
De bijdrage van Europa bestaat uit loop heat pipes voor het Resolve-instrument van XRISM, een star tracker (om het ruimteschip te vertellen waar het naartoe wijst), twee geomagnetische aspectsensoren (om het magnetische veld van de aarde te meten) en drie magnetische torquers (om het ruimteschip correct te oriënteren ten opzichte van het magnetische veld van de aarde). Daarnaast ontwikkelden de Universiteit van Genève in Zwitserland en SRON in Nederland een filterwielmechanisme voor Resolve en elektronica inclusief hoogspanningsbronnen en kalibratiebronnen. Als tegenprestatie voor deze bijdragen wordt 8% van de totale gastobservatietijd van de missie toegewezen aan ESA. De lancering van Athena, het röntgenobservatorium van de volgende generatie van ESA, staat gepland voor de tweede helft van de jaren 2030. XRISM zal de brug vormen tussen ESA's XMM-Newton missie (gelanceerd in 1999) en Athena, waardoor röntgenastronomen baanbrekende wetenschappelijke ontdekkingen kunnen doen.
Bron: NASA/ESA/JAXA
