Empujando los límites de la exploración espacial con polarimetría de rayos X


Los secretos que se esconden en la vasta extensión del espacio exterior han intrigado a la humanidad durante siglos. La invención del telescopio óptico durante el siglo XVII permitió a los humanos ver estrellas que aparecían como meros puntos centelleantes en el cielo nocturno. Gracias a las innovaciones científicas de los próximos cuatro siglos, ahora podemos lanzar telescopios al espacio para observar mejor los objetos astronómicos e incluso estudiarlos en longitudes de onda más allá del espectro visible. El Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) lanzado por la NASA el 9 de diciembre de 2021 es una de esas expediciones al cosmos.

El IXPE es un observatorio espacial desarrollado en colaboración con la Agencia Espacial Italiana (ASI). Contiene tres telescopios idénticos, cada uno con un detector de imágenes de rayos X sensible a la polarización de la luz en su foco. Equipado con estos, IXPE puede explorar algunas de las fuentes de rayos X cósmicos más brillantes de nuestro universo, como púlsares, agujeros negros y estrellas de neutrones. Con una misión de referencia de dos años, IXPE comenzará estudiando docenas de fuentes de rayos X en su primer año, a lo que seguirán observaciones más detalladas de los objetivos elegidos en el segundo año.

Concebido en 2017, este proyecto multinacional se hizo realidad en 2021 gracias a la participación de varias agencias espaciales que se unieron para realizar diferentes aspectos de la misión. Un artículo reciente publicado en el Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems proporciona una descripción detallada de la óptica y los detectores de IXPE y los objetivos científicos de la misión.

Fotografía del Observatorio IXPE en la posición replegada sobre una mesa vibratoria durante las pruebas ambientales del observatorio. Crédito: Bola Aeroespacial.

IXPE fue lanzado en un cohete reutilizable Falcon 9 desde el Centro Espacial Kennedy a una órbita ecuatorial a una altitud de 600 km. Esta órbita se eligió para reducir el fondo de partículas cargadas, maximizar la vida útil del explorador y permitir descargas regulares de datos más fáciles a las estaciones terrestres primarias y de respaldo (Kenia y Singapur, respectivamente). El observatorio utiliza una matriz de 12 sensores solares, un magnetómetro de tres ejes y dos rastreadores de estrellas para mantener su curso en el espacio.

Cada telescopio del observatorio IXPE está compuesto por un conjunto de módulos de espejos (MMA). El MMA enfoca los rayos X en unidades detectoras sensibles a la polarización (DU). Los DU, a su vez, ayudan en la determinación de energía y posición proporcionando información de tiempo y datos de sensibilidad de polarización. La información recopilada por las DU se transmite a la unidad de servicio del detector (DSU), que procesa los datos y los transmite a tierra. Se despliega una pluma enrollable y liviana después del lanzamiento para garantizar la distancia focal correcta y alinear las MMA con las DU. Además, existe a bordo un mecanismo de punta, inclinación y rotación, que también se puede usar para alinear los espejos con los detectores.

Después de las etapas iniciales de alineación y calibración, IXPE comenzó su misión de referencia, proporcionando datos de polarización de alta calidad de varias fuentes. Los primeros datos de imágenes se informaron en febrero. El equipo de IXPE espera que las primeras imágenes más llamativas probablemente provengan de los remanentes de supernovas tipo caparazón (una supernova que emite la mayor parte de su radiación desde un caparazón de material impactado). Creen que IXPE también podrá obtener imágenes de galaxias activas, el centro galáctico de la Vía Láctea y «blazars», un tipo de galaxia que emite poderosos chorros de materia ionizada y radiación. Esto brindará la oportunidad de ampliar aún más los límites de las observaciones mediante la exploración de nuevos tipos de fuentes de particular interés para obtener conocimientos físicos.

«La comunidad astrofísica ha estado esperando esta capacidad: IXPE abre una nueva ventana en el cielo de rayos X al proporcionar órdenes de magnitud de mayor sensibilidad que los polarímetros de rayos X anteriores en el espacio», dijo Megan Eckart, editora adjunta de JATIS.

Una maravilla de la ciencia y la ingeniería, IXPE proporcionará la primera información sobre la polarización de rayos X para muchas fuentes astronómicas. Con sus telescopios y detectores de última generación, IXPE tiene el potencial de expandir los horizontes de nuestro conocimiento sobre el universo.

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