Yüksek Enerji Astrofiziği için Gelişmiş Teleskop - Advanced Telescope for High Energy Astrophysics

Yüksek Enerjili Astrofizik için Gelişmiş Teleskop
İsimler Atina
Görev türü uzay teleskobu
Şebeke Avrupa Uzay Ajansı (ESA)
İnternet sitesi www .the-athena-x-ray-observatory .eu
Görev süresi 4 yıl (planlı)
Görevin başlangıcı
Lansman tarihi 2031 (planlanan)
Roket Ariane 64
Siteyi başlat Merkez Mekansal Guyanais
Müteahhit Arianespace
yörünge parametreleri
Referans sistemi L 2  noktası (temel)
Ana teleskop
Tip röntgen teleskopu
Odak uzaklığı 12 m (39 ft)
 

Yüksek Enerjili Astrofizik için Gelişmiş Teleskop ( Athena ), Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından Kozmik Vizyon programı kapsamında Sıcak ve Enerjik Evren bilimsel temasını ele almak için seçilen bir X-ışını gözlemevi görevidir . Athena , 0,2–12 keV enerji aralığında çalışacak ve şu anda çalışmakta olan X-ışını astronomi uydularının (örneğin Chandra X-ray Gözlemevi ve XMM-Newton)kinden en az bir büyüklük sırası ile aşan spektroskopik ve görüntüleme yetenekleri sunacak . aynı anda birkaç parametre uzayı.

Misyon

Misyonun birincil hedefleri, sıcak gaz yapılarını haritalamak, fiziksel özelliklerini belirlemek ve süper kütleli kara delikler aramaktır .

Tarih ve gelişim

Misyonun kökleri 2000'li yılların başlarından kalma iki konsepte , ESA'nın XEUS'u ve NASA'nın Constellation-X Gözlemevi'ne (Con-X) dayanmaktadır . 2008 civarında, bu iki öneri ortak NASA/ESA/JAXA Uluslararası X-ray Gözlemevi (IXO) önerisiyle birleştirildi. 2011 yılında, IXO geri çekildi ve ardından ESA, ATHENA olarak bilinen, maliyeti azaltılmış bir modifikasyon ile ilerlemeye karar verdi. Athena , Sıcak ve Enerjik Evren bilim temasını ele alan ikinci (L2) L sınıfı Kozmik Vizyon görevi olmak üzere 2014 yılında seçildi.

Athena misyonu için bilimsel tavsiyeler , topluluktan uzman bilim adamlarından oluşan Athena Bilim Çalışma Ekibi (ASST) tarafından sağlanmaktadır. ASST, 16 Temmuz 2014 tarihinde ESA tarafından atanmıştır. ESA Araştırma Bilimcisi ve Çalışma Yöneticisi sırasıyla Dr Matteo Guainazzi ve Dr Mark Ayre'dir. Athena , 12 Kasım 2019'daki Misyon Formülasyon İncelemesi ile A Aşamasını başarıyla tamamladı. Bir sonraki önemli dönüm noktası, 2022'nin ikinci yarısında beklenen ve 2031'de piyasaya sürülmesi beklenen ESA Bilim Program Komitesi (SPC) tarafından misyonun benimsenmesi olacak.

yörünge

2031 yılında bir Ariane 64  fırlatma aracı kaldıracağını Athena büyük genlik içine halo yörüngede etrafında L2 noktası arasında Güneş-Dünya sistemi . Sabit termal ortamı, iyi gökyüzü görünürlüğü ve yüksek gözlem verimliliği nedeniyle L2 etrafındaki yörünge seçildi. Athena , yılda 300'e kadar göksel konumun önceden planlanmış planlı gözlemlerini gerçekleştirecek. Özel bir Fırsat Hedefi modu, gökyüzünde rastgele meydana gelen herhangi bir olayın %50'si için 4 saat içinde yeniden nokta manevrasına izin verecektir.

Optik ve enstrümanlar

Athena X-ışını gözlem 12 m tek bir X-ışını teleskop oluşur odak uzunluğu yaklaşık etkili bir alana sahip,. 1.4 m, 2 (keV 1 de) ve 5 bir uzamsal çözünürlük yay saniyesi eksen dışı 30 yaydakikası en az 10 yay saniyesi için incelikle bozundurma üzerinde ekseni. Ayna, ESA'nın Silicon Pore Optics (SPO) teknolojisine dayanmaktadır. DPT, yine de iyi bir açısal çözünürlük sunarken, mükemmel bir toplama alanı/kütle oranı sağlar. Aynı zamanda, benzeri görülmemiş teleskop toplama alanına ulaşmak için gerekli olan yüksek Teknoloji Hazırlık Seviyesinden ve seri üretime son derece uygun modüler bir tasarımdan da yararlanır. Hareketli bir ayna düzeneği herhangi birinin üzerine X-ışınları odak Athena 'in herhangi bir zamanda her iki aracın (WFI ve X-IFU, aşağıya bakınız).

Hem WFI hem de X-IFU, sırasıyla 31 Ekim 2018 ve 11 Nisan 2019 tarihlerinde Ön Gereklilik İncelemelerini başarıyla geçti.

Geniş Alan Görüntüleyici (WFI)

Geniş Alan Görüntüleyici (WFI), Max Planck Topluluğunun yarı iletken laboratuvarında geliştirilen benzersiz Silikon DEPFET teknolojisine dayanan geniş bir görüş alanı spektral görüntüleme kamerasıdır . DEPFET'ler, iyi radyasyon sertliği ile mükemmel bir enerji çözünürlüğü (7keV'de <170eV), düşük gürültü, hızlı okuma ve yüksek zaman çözünürlüğü sağlar. Cihaz, 40' x 40' anlık gökyüzü alanı üzerinde geniş bir görüş alanı gözlemleri için optimize edilmiş Büyük Dedektör Dizisini, yüksek verimle X-ışını gökyüzünün en parlak nokta kaynaklarını gözlemlemek için özel olarak tasarlanmış ayrı bir Hızlı Dedektör ile birleştirir. ve düşük yığma. Bu yetenekler, Athena teleskobunun benzeri görülmemiş etkili alanı ve geniş alanı ile birlikte , X-ışını görüntüleme spektroskopisinde çığır açan yetenekler sağlayacaktır.

WFI, ESA üye ülkelerinden oluşan uluslararası bir konsorsiyum tarafından geliştirilmiştir. Almanya (ECAP, IAA Tübingen), Avusturya ( Viyana Üniversitesi ), Danimarka (DTU), Fransa ( CEA Saclay , Strasbourg ), İtalya ( INAF , Bologna ) ile Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü (DEU) tarafından yönetilmektedir. , Palermo ), Polonya (SRC PAS, NCAC PAS), Birleşik Krallık ( University of Leicester , Open University ), Amerika Birleşik Devletleri ( Pennsylvania State University (Penn State), SLAC, Massachusetts Institute of Technology (MIT), SAO), İsviçre ( Cenevre Üniversitesi ), Portekiz (IA) ve Yunanistan (Atina Gözlemevi, Girit Üniversitesi ). Baş araştırmacı, MPE'deki Yüksek Enerji Grubu Direktörü Prof. Kirpal Nandra'dır.

X-ray Entegre Alan Birimi (X-IFU)

X-ray Integral Field Unit, Athena X-IFU'nun kriyojenik X-ray spektrometresidir ve 5 ark dakikalık altıgen görüş alanı üzerinde 2.5 eV'den 7 keV'e kadar spektral çözünürlük gereksinimi ile uzamsal olarak çözülmüş X-ışını spektroskopisi sağlar. (eşdeğer çap). X-IFU asal detektör Molibden altın bir geniş formatlı dizi yapılmıştır geçiş kenarı sensör yapılmış emici bağlanmış Au ve Bi gerekli durdurma gücü temin etmek üzere. Piksel boyutu gökyüzünde 5 ark saniyeden biraz daha az bir değere karşılık gelir, böylece X-ışını optiklerinin açısal çözünürlüğü ile eşleşir. X-IFU ile ilgili Athena bilim hedeflerinin büyük bir kısmı, mümkün olan en düşük enstrümantal arka planı empoze ederek , zayıf genişletilmiş kaynakların (örneğin , kütle hareketlerini ve türbülansı veya kimyasal bileşimini ölçmek için galaksiler kümesindeki sıcak gaz) gözlemlenmesine dayanır . Bu, ana odak düzlemi dizisinin altına ikinci bir kriyojenik dedektörün eklenmesiyle sağlanır. Bu şekilde, parçacıklar gibi X-ışını olmayan olaylar, her iki dedektörde aynı anda enerji algılamanın zamansal çakışması kullanılarak veto edilebilir. Odak düzlemi dizisi, sensörler ve soğuk ön uç elektroniği, 15 K, 4 K ve 2'de arayüz sıcaklıklarına sahip bir dizi mekanik soğutucu tarafından birleştirilen çok aşamalı bir kriyojenik zincir tarafından 100 mK'dan daha düşük sabit bir sıcaklıkta soğutulur. K ve 300 mK, Adyabatik Demagnetizasyon Buzdolabı ile birleştirilmiş 3He adsorpsiyon soğutucudan yapılmış bir alt Kelvin soğutucuyu ön soğutma . Kalibrasyon verileri, hedeflenen spektral çözünürlüğe ulaşmak için gereken enerji kalibrasyonunu sağlamak için modüle edilmiş X-ışını kaynaklarından her gözlemle birlikte elde edilir. Her pikselin yüksek çözünürlüklü bir X-ışını spektrumu sağladığı entegre bir alan birimi olmasına rağmen, Athena aynasının odaktan arındırma özelliği , odak ışınının yüzlerce sensöre yayılmasını sağlayacaktır. X-IFU böylece çok parlak X-ışını kaynaklarını gözlemleyebilecektir. Bunu ya nominal çözünürlükle, örneğin Sıcak Sıcak Galaksiler Arası Ortamda bulunduğu düşünülen baryonları tespit etmek için , kozmik ağ boyunca parlayan arka plan kaynakları olarak parlak gama ışını patlaması ardıl parıltılarını kullanarak ya da 3–3 spektral çözünürlükle yapacaktır. 10 eV, örneğin spektral imzalarının en güçlü olduğu (5 keV'nin üzerinde) enerjilerde parlak X-ışını ikili dosyalarının dönüşlerini ölçmek ve rüzgarlarını ve çıkışlarını karakterize etmek için .

Aralık 2018 itibariyle, X-IFU konsorsiyumu ESA tarafından cihazın Athena'ya tedarikinden sorumlu olarak resmi olarak onaylandığında , X-IFU konsorsiyumu 11 Avrupa ülkesini ( Belçika , Çek Cumhuriyeti , Finlandiya , Fransa , Almanya , İrlanda) bir araya getirdi. , İtalya , Hollanda , Polonya , İspanya , İsviçre ) artı Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri . X-IFU konsorsiyumunda 50'den fazla araştırma enstitüsü yer almaktadır. X-IFU'nun baş araştırmacısı, Toulouse astrofizik ve gezegenbilimi araştırma enstitüsünde ( IRAP -OMP, CNRS UT3-Paul Sabatier/ CNES , Fransa ) araştırma direktörü Dr Didier Barret'tir . Dr Jan-Willem den Herder ( SRON , Hollanda) ve Dr Luigi Piro ( INAF -IAPS, İtalya) X-IFU'nun ortak araştırmacılarıdır. CNES projeyi yönetir ve X-IFU konsorsiyumu adına cihazın ESA'ya tesliminden sorumludur.

Athena bilim hedefleri

"Sıcak ve Enerjik Evren" bilim teması, astrofizikteki iki temel soru etrafında döner : Sıradan madde bugün gördüğümüz büyük ölçekli yapılarda nasıl bir araya gelir? Ve kara delikler nasıl büyür ve Evreni şekillendirir ? Her iki soru da yalnızca hassas bir X-ışını uzay gözlemevi kullanılarak yanıtlanabilir. Bilimsel performansının birleşimi, birkaç parametre alanında mevcut veya planlanmış herhangi bir X-ışını misyonunu bir büyüklük sırasına göre aşıyor: etkin alan, zayıf hat hassasiyeti, araştırma hızı, sadece birkaçını belirtmek gerekirse. Athena , çok çeşitli gök cisimleri üzerinde çok hassas ölçümler yapacak. Galaksi kümelerindeki galaksiler arası boşluğa nüfuz eden sıcak plazmanın kimyasal evrimini araştıracak, Sıcak-Sıcak Galaksiler Arası Ortamın anlaşılması zor gözlemsel özelliklerini araştıracak, tüm kütle spektrumları boyunca biriken kara deliklerden çıkan güçlü çıkışları araştıracak ve bunların etkilerini inceleyecektir. ev sahibi galakside ve   artan kara delikler ve galaksilerin eşzamanlı kozmolojik evrimini anlamanın anahtarı olan nispeten nadir Aktif Galaktik Çekirdek (AGN) popülasyonlarının büyük örneklerini tanımlayın . Bunların arasında yüksek oranda belirsiz ve yüksek kırmızıya kaymalı (z≥6) AGN vardır. Ayrıca Athena , tüm astronomi camiasına açık, modern astrofiziğin neredeyse tüm alanlarında geniş kapsamlı keşifler sağlamaya hazır, hala bilinmeyen ve beklenmedik fenomenlerin büyük bir keşif potansiyeline sahip bir X-ışını gözlemevi olacak. 2030'larda faaliyete geçecek büyük ölçekli gözlem tesislerinin filosuna X-ışını katkısını temsil eder ( SKA , ELT , ALMA , LISA ... dahil)

Athena Topluluk Ofisi

Athena Bilim Çalışma Ekibi (OST) kurdu Athena ESA tarafından atanan görevlerini yerine getirirken destek alma Topluluk Ofisi (KKO) ve en başta "geniş bilimsel topluluğun çıkarları için bir odak noktası" olarak ASST rolünde. Şu anda, bu topluluk dünyaya yayılmış 800'den fazla üyeden oluşuyor .

ACO, Athena faaliyetleri ile genel olarak bilim topluluğu arasındaki bilimsel alışverişi kolaylaştırmak ve Athena bilim hedeflerini genel halka yaymak için bir odak noktası olmayı amaçlamaktadır . ACO'nun ana görevleri üç kategoriye ayrılabilir:

  • Örgütsel yönler ve topluluk çabalarının optimizasyonu, örneğin konferanslar ve çalıştaylar aracılığıyla araştırma dünyasında Athena bilim yeteneklerinin teşvik edilmesine yardımcı olmak veya bilimsel bilgiyi tanımlayan Beyaz Kitaplar dahil ASST belgelerinin üretimini desteklemek gibi çeşitli yönlerden ASST'ye yardımcı olur.  Athena'nın 2030'ların başında diğer gözlem tesisleriyle sinerjisi
  • Keep Athena düzenli sürümü ile projenin durumu hakkında bilgi sahibi topluluk bülteni üzerine, kısa haberler, haftalık haber Athena web portalı ve sosyal kanallarda.
  • Athena külçeleri , özellikle ilgi çekici olan iletişim ve sosyal yardım faaliyetleri geliştirmek .

ACO, Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC) tarafından yönetilmektedir . Diğer ACO katkıda bulunanlar Université de Genève , Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü (MPE) ve L'Institut de Recherche en Astrofizik ve Planétologie (IRAP).

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar