Il telescopio spaziale a raggi X XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), progettato dall’agenzia spaziale giapponese JAXA in collaborazione con la NASA, è stato lanciato il 6 settembre 2023. Proprio in questi giorni, il team della missione ha rilasciato i primi dati alla comunità scientifica, mostrando cosa l’osservatorio sarà in grado di fare una volta che le operazioni scientifiche inizieranno, nell’estate 2024.

XRISM è stato progettato per rilevare raggi X con energie fino a 12mila elettronvolt. Studierà le regioni più calde del nostro Universo, le strutture più grandi e gli oggetti con la gravità più forte. Per fare un confronto, l’energia della luce visibile è compresa tra 2 e 3 elettronvolt.

La missione è dotata di due strumenti: Resolve, uno spettrometro microcalorimetrico sviluppato dalla NASA e JAXA, e Xtend, un imager a raggi X sviluppato dall’agenzia giapponese. Tra i dati rilasciati di recente, a seguito di test sui due strumenti, ci sono un’istantanea di un ammasso di centinaia di galassie e uno spettro di resti stellari in una galassia vicina.

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Testando lo strumento Resolve

Resolve funziona a solo una frazione di grado sopra lo zero assoluto, all’interno di un contenitore di elio liquido delle dimensioni di un frigorifero. Quando un raggio X colpisce il rilevatore di 6 x 6 pixel di Resolve, riscalda il dispositivo in una quantità proporzionale alla sua energia. Misurando l’energia di ogni singolo raggio X, lo strumento fornisce informazioni precedentemente non disponibili sulla sorgente.

Il team di missione ha utilizzato Resolve per studiare N132D, un resto di supernova e una delle sorgenti di raggi X più brillanti nella Grande Nube di Magellano, una galassia nana a circa 160mila anni luce di distanza nella costellazione meridionale del Dorado. Si stima che i resti di supernova in espansione abbiano circa 3mila anni e si siano formati quando una stella circa 15 volte la massa del Sole rimase senza carburante, collassò ed esplose.

Lo spettro ottenuto con Resolve mostra picchi associati a silicio, zolfo, calcio, argon e ferro. Questo è lo spettro ai raggi X dell’oggetto più dettagliato mai ottenuto e dimostra l’incredibile scienza che la missione farà quando le operazioni scientifiche vere e proprie inizieranno. A tal proposito Brian Williams, scienziato del progetto XRISM della NASA, ha spiegato:

Questi elementi sono stati forgiati nella stella originale, e poi spazzati via quando è esplosa. Resolve ci permetterà di vedere le forme di queste linee in un modo mai possibile prima d’ora, permettendoci di determinare non solo l’abbondanza dei vari elementi presenti, ma anche le loro temperature, densità e direzioni di movimento con livelli di precisione senza precedenti. Da lì, possiamo mettere insieme le informazioni sulla stella originale e sull’esplosione.

Testando lo strumento Xtend

Xtend, invece, è un imager a raggi X che fornisce a XRISM un ampio campo visivo, consentendogli di osservare un’area circa il 60% più grande della dimensione apparente media della luna piena.

Con Xtend il team di missione ha catturato un’immagine a raggi X di Abell 2319, un ricco ammasso di galassie a circa 770 milioni di anni luce di distanza, nella costellazione settentrionale del Cigno.

Abell 2319 è il quinto ammasso di raggi X più luminoso del cielo e sta attualmente subendo un importante evento di fusione. L’ammasso ha un diametro di 3 milioni di anni luce e mette in risalto l’ampio campo visivo di Xtend.

Aspettative su XRISM superate. Ma c’è un problema

Lillian Reichenthal, project manager XRISM della NASA, ha spiegato che l’obiettivo del team di missione, durante la progettazione e la costruzione dell’osservatorio, era di raggiungere una risoluzione spettrale di 7 elettronvolt con lo strumento Resolve.

Ora che XRISM è in orbita, si è arrivati a una risoluzione pari a 5 elettronvolt con lo spettrometro ai raggi X. Ciò significa che sarà possibile ottenere mappe chimiche ancora più dettagliate con ogni spettro catturato da XRISM, rispetto a quanto previsto inizialmente.

Resolve si sta comportando in modo eccezionale, a detta degli scienziati. Sta già conducendo dei test che lasciano prospettare future attività scientifiche decisamente entusiasmanti.

Tuttavia, rimane un piccolo problema con la porta di apertura che copre il rilevatore dello strumento Resolve. La porta, progettata per proteggere il rilevatore prima del lancio, non si è aperta come previsto, nonostante diversi tentativi. Attualmente, nella sua posizione, blocca i raggi X a bassa energia, interrompendo di fatto la missione a 1700 elettronvolt rispetto ai 300elettronvolt previsti.

Il team XRISM continuerà a cercare una soluzione per aprire la porta di Resolve, a cui fortunatamente Xtend non è interessato, e risolvere il problema.