XRISM的开光照:揭示星系团奥秘和超新星残骸的突破性观测

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  2024年1月5日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的「X射线成像和光谱任务(XRISM)」公布了卫星「软X射线成像仪(soft X-ray imager, Xtend)」和「软X射线分光仪(soft X-ray spectrometer, Resolve)」的首批X射线观测数据的初步资讯,即开光照。这些资料是Xtend和Resolve于2023年10月7日开始进行细致的检查和调整,随后分别对每个仪器进行了首次观测。这座于2023年升空的X射线太空望远镜XRISM的独特之处在于其仪器中的Resolve,采用了一种创新的X射线感测器「微热量计(microcalorimeter)」。这种新型感测器使得Resolve能够在无需使用光栅分光的情况下,直接捕捉天体的X射线光谱。这使得Resolve特别适合用于研究弥散分布的X射线天体,例如星系团、超新星残骸等。

  在首批资料中,Xtend揭示了一个星系团系统,即Abell 2319,如下图所示,其中紫色呈现了高温离子体发出X射线的分布情况。Abell 2319是一个两个星系团碰撞的系统。借由Xtend的能力,在单次观测中捕捉整个系统的热气体,揭示了与每个星系团相关的热气体的复杂分布,这将对我们理解星系团和宇宙大尺度结构带来显著的进展。

Abell 2319是一个位于天鹅座的星系团系统,两个星系团在距离约770百万光年的地方相撞。这张影像是光学和X射线观测的结合。X射线影像以紫色显示,由Xtend取得。观测时间为2023年10月14日至10月24日。Galaxy cluster Abell 2319 is a system where two clusters of galaxies collide about 770 million light-years away in the northern constellation Cygnus. The image is a superposition of optical and X-ray observations. The X-ray image is shown in purple and was acquired with Xtend. Observations were made from October 14 to October 24, 2023.
图说:Abell 2319是一个位于天鹅座的星系团系统,两个星系团在距离约770百万光年的地方相撞。这张影像是光学和X射线观测的结合。X射线影像以紫色显示,由Xtend取得。观测时间为2023年10月14日至10月24日。

  同样地,Resolve的开光照展示了大麦哲伦星系中超新星残骸N132D的X射线光谱,谱线解析度及灵敏度超越了前一代仪器,在区分先前难以区分的发射线方面取得了非常大的进展。如下图所示,各种元素的谱线包括硅、硫、钙、铁等均清晰可见。通过分析发射线,天文学家可以比以前更准确地推断高温气体的元素丰度、温度和动能速度,然后重建这个超新星残骸的三维结构模型。借由Resolve超高分辨率及高灵敏度的光谱观测,将为宇宙中元素形成和演化提供新的理解,也是了解恒星、行星和生命的基础。

位于大麦哲伦星系的超新星残骸N132D的X射线光谱,该星系是一个距离约163,000光年的矮星系。细灰色的光谱是由前一代X射线卫星Suzaku获得,Resolve的光谱以粗白色标记。观测时间为2023年12月4日至12月11日。背景图片为由Xtend取得的N132D影像。X-ray spectrum of supernova remnant N132D in the Large Magellanic Cloud, a dwarf galaxy around 163,000 light-years away. Resolve’s spectrum is marked with white. The observations were made from December 4 to December 11, 2023. Spectrum-colored grey was acquired by the X-ray astronomy satellite Suzaku (Bamba et al., 2018, ApJ, 854, 71). The background image is N132D, taken by Xtend. Credit: JAXA
图说:位于大麦哲伦星系的超新星残骸N132D的X射线光谱,该星系是一个距离约163,000光年的矮星系。细灰色的光谱是由前一代X射线卫星Suzaku获得,Resolve的光谱以粗白色标记。观测时间为2023年12月4日至12月11日。背景图片为由Xtend取得的N132D影像。

  天文学家和工程师对这些成功的开光照观测感到兴奋。XRISM将于二月展开仪器校正,然后逐步启动科学观测。期盼XRISM在X射线天文学领域带来卓越的成果,并期许将有更多令人振奋的新发现!(编辑/台北天文馆段皓元)

资料来源:JAXA

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