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Jul 01, 2023
NASAのNuSTARが「迷惑な」光で輝かしい発見をする
Questo diagramma mostra il telescopio a raggi X NuSTAR della NASA nello spazio.due ingombranti
この図は、宇宙にある NASA の NuSTAR X 線望遠鏡を示しています。 2 つのかさばるコンポーネントは、展開可能なマストまたはブームと呼ばれる 33 フィート (10 メートル) の構造によって分離されています。 光はブームの一端で集められ、もう一端の検出器に当たる前にブームの長さに沿って集光されます。
X 線天文台の設計の妙により、天文学者はこれまで望ましくない光を利用して、以前よりもさらに多くの宇宙天体を研究できるようになりました。
NASA の NuSTAR (核分光望遠鏡アレイ) X 線宇宙観測所は、ほぼ 10 年間にわたり、死んだ星の衝突や高温ガスを食べる巨大なブラックホールなど、宇宙で最も高エネルギーの天体のいくつかを研究してきました。 その間、科学者たちは天文台の側面から漏れる迷光に対処しなければならなかった。迷光は外部の騒音で通話がかき消されるのと同じように、観測を妨げる可能性がある。
しかし現在、チームメンバーは、通常の対象を絞った観察を行いながら、その迷走 X 線光を利用して NuSTAR の周辺視野内の物体について学習する方法を発見しました。 この開発により、NuSTAR が提供する洞察が倍増する可能性があります。 Astrophysical Journal に掲載された新しい科学論文では、宇宙物体 (この場合は中性子星) について知るために NuSTAR の迷光観測を初めて使用したことが説明されています。
星が崩壊した後に残る物質の塊である中性子星は、ブラックホールに次いで宇宙で最も密度の高い天体の一部です。 それらの強力な磁場はガス粒子を捕らえ、中性子星の表面に向かって送り込みます。 粒子が加速され、エネルギーが与えられると、NuSTAR が検出できる高エネルギー X 線が放出されます。
新しい研究では、SMC X-1と呼ばれる星系について説明しています。この星系は、天の川銀河（地球の故郷の銀河）を周回する2つの小さな銀河のうちの1つにある生きた星を周回する中性子星で構成されています。 SMC X-1 の X 線出力の明るさは、望遠鏡で見ると大きく変動するように見えますが、NuSTAR や他の望遠鏡による数十年にわたる直接観測により、変動のパターンが明らかになりました。 科学者たちは、X 線望遠鏡で調査したときに SMC X-1 の明るさが変化する理由をいくつか特定しました。 たとえば、中性子星が軌道ごとに生きている星の後ろに沈むにつれて、X 線の明るさは暗くなります。 この論文によると、迷光データは十分に文書化された変化の一部を検出できるほど感度が高かったとのことです。
カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学の天体物理学者マッキンリー・ブルムバック氏は、「この論文は、この迷光アプローチが信頼できることを示していると思う。なぜなら、SMC X-1の中性子星の明るさの変動が観察され、それが直接観測によってすでに確認されているからだ」と述べた。 、そして新しい研究の筆頭著者。 「将来的には、明るさが定期的に変化しているかどうかがまだわからないときに迷光データを使用して物体を観察でき、このアプローチを変化の検出に使用できる可能性があると素晴らしいでしょう。」
形と機能
新しいアプローチが可能になったのは、NuSTAR の形状がダンベルや犬の骨に似ているためです。NuSTAR には、展開可能なマストと呼ばれる、長さ 10 メートル (長さ 33 フィート) の狭い構造物の両端に 2 つのかさばるコンポーネントがあります。ブーム。 通常、研究者は、光学部品や X 線を収集するハードウェアを含むかさばる端の 1 つを、研究したい対象物に向けます。 光はブームに沿って宇宙船の反対側にある検出器まで伝わります。 光の焦点を合わせるには、2 つの間の距離が必要です。
しかし、迷光もブームの側面から入り、光学系を迂回して検出器に到達します。 それは、望遠鏡が直接観察するあらゆる天体からの光とともに NuSTAR の視野に現れ、多くの場合、目で簡単に識別できます。画像の側面から現れる微かな光の円を形成します。 (当然のことながら、迷光は他の多くの宇宙望遠鏡や地上望遠鏡にとって問題です。)
NuSTAR チームメンバーのグループは、過去数年間、さまざまな NuSTAR 観測から迷光を分離することに費やしてきました。 各観測の周囲で明るい既知の X 線源を特定した後、コンピューター モデルを使用して、どの明るい物体が近くにあるかに基づいて、どの程度の迷光が現れるかを予測しました。 彼らはまた、迷光の明らかな兆候を確認するために、ほぼすべての NuSTAR 観測を調べました。 チームは、NuSTAR が迷光観測を収集した約 80 個の天体のカタログを作成し、そのコレクションを「StrayCats」と名付けました。
「静かな映画館に座ってドラマを観ているところを想像してみてください。隣でアクション映画が上映されている爆発音を聞いていることを想像してみてください」と、カリフォルニア工科大学の上級研究員であり、StrayCats の活動を主導する NuSTAR チームのメンバーであるブライアン・グレフェンステット氏は語った。 「以前は、迷光はそのようなもので、私たちが焦点を当てようとしていたことから気が散ってしまいました。今では、その余分なノイズを有用なデータに変えるツールがあり、NuSTAR を使用して宇宙を研究するまったく新しい方法が開かれています。 。」
もちろん、迷光データは NuSTAR による直接観測に代わることはできません。 焦点が合っていない迷光は別として、NuSTAR が直接観察できる多くの天体は、暗すぎて迷光カタログに掲載できません。 しかし、グレーフェンステッテ氏は、複数のカリフォルニア工科大学の学生がデータを精査し、周辺天体からの急速な増光の例を発見したと述べ、これは中性子星の表面での熱核爆発など、さまざまな劇的な出来事である可能性があると述べた。 中性子星の明るさの変化の周波数と強度を観察することは、科学者がそれらの天体に何が起こっているのかを解読するのに役立ちます。
「X線源の長期的な挙動や明るさのパターンを探ろうとしている場合、迷光観測はより頻繁にチェックインしてベースラインを確立する優れた方法となる可能性があります」とRenee Ludlam氏は述べています。 NASA ハッブル フェローシップ プログラム、カリフォルニア工科大学のアインシュタイン研究員、StrayCats チームのメンバー。 「また、これらの天体が予期しないときや、通常は NuSTAR を直接それらに向けることができないときに、これらの天体の奇妙な動作を捕捉できる可能性もあります。迷光観測は直接観測に代わるものではありませんが、より多くのデータが得られます。常に良いです。"
ミッションの詳細
NuSTAR は 2012 年 6 月 13 日に打ち上げられました。カリフォルニア工科大学が主導し、ワシントンにある NASA 科学ミッション局の JPL が管理する小型探査機ミッションであり、デンマーク工科大学 (DTU) およびイタリア宇宙庁 (ASI) と提携して開発されました。 望遠鏡の光学系は、コロンビア大学、メリーランド州グリーンベルトにある NASA のゴダード宇宙飛行センター、および DTU によって構築されました。 この宇宙船は、バージニア州ダレスにある Orbital Sciences Corp. によって製造されました。 NuSTAR のミッション運用センターはカリフォルニア大学バークレー校にあり、公式データ アーカイブは NASA の高エネルギー天体物理学科学アーカイブ研究センターにあります。 ASI は、ミッションの地上局とミラー データ アーカイブを提供します。 カリフォルニア工科大学は NASA の JPL を管理しています。
NuSTAR の詳細については、以下をご覧ください。
http://www.nasa.gov/nustar
そして
www.nustar.caltech.edu
カーラ・コフィールド
ジェット推進研究所、カリフォルニア州パサデナ
626-808-2469
2022-022
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