Il resto di supernova N132D si trova nella porzione centrale della Grande Nube di Magellano, una galassia nana distante circa 160mila anni luce. Xtend ha catturato il resto nei raggi X, mostrato nell’inserto. Al massimo della sua ampiezza, N132D misura circa 75 anni luce. Sebbene sia luminoso nei raggi X, il relitto stellare è quasi invisibile nella vista sullo sfondo scattata a terra in luce visibile. Crediti: inserto, Jaxa/Nasa/Xrism Xtend; background, C. Smith, S. Points, il team Mcels e NoirLab/Nsf/Aura
La scorsa settimana, il team scientifico della missione Xrism (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) ha pubblicato le prime immagini e spettri dei suoi due strumenti, Resolve e Xtend. In particolare, uno spettro di un resto di supernova in una galassia vicina e un’istantanea a raggi X di un ammasso di centinaia di galassie.
La missione Xrism, guidata dalla Jaxa in collaborazione con la Nasa e con il contributo dell’Esa, è stata lanciata il 6 settembre 2023 dal Centro spaziale di Tanegashima, in Giappone. Progettata per rilevare i raggi X con energie fino a 12mila elettronvolt (contro i 2 o 3 elettronvolt della luce visibile), Xrism studierà le regioni più calde dell’universo, le strutture più grandi e gli oggetti con la gravità più forte.
«Xrism fornirà alla comunità scientifica internazionale un nuovo scorcio del cielo nascosto dei raggi X», dice Richard Kelley, principal investigator di Xrism presso il Goddard Space Flight Center della Nasa. «Non solo vedremo le immagini a raggi X di queste sorgenti, ma studieremo anche le loro composizioni, i loro movimenti e i loro stati fisici».
Tornando ai due strumenti a bordo di Xrism, Resolve è uno spettrometro microcalorimetrico sviluppato dalla Nasa e dalla Jaxa. Funziona a 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 suo rivelatore (di 6 pixel x 6 pixel), riscalda il dispositivo di una quantità correlata alla sua energia. Misurando l’energia di ogni singolo raggio X, lo strumento fornisce informazioni inedite della sorgente.
Lo strumento Resolve di Xrism ha acquisito i dati del resto di supernova N132D nella Grande Nube di Magellano per creare il più dettagliato spettro a raggi X dell’oggetto mai realizzato. Lo spettro rivela picchi associati a silicio, zolfo, argon, calcio e ferro. A destra, un’immagine di N132D catturata dallo strumento Xtend. Crediti: Jaxa/Nasa/Xrism Resolve e Xtend
Il team della missione ha utilizzato Resolve per studiare N132D, un resto di supernova e una delle sorgenti di raggi X più luminose della Grande Nube di Magellano, una galassia nana distante circa 160mila anni luce nella costellazione meridionale del Dorado. Il resto in espansione ha un’età stimata di circa 3mila anni ed è stato creato quando una stella di circa 15 volte la massa del Sole ha esaurito il combustibile, è collassata ed esplosa. Lo spettro di Resolve mostra picchi associati a silicio, zolfo, calcio, argon e ferro. Si tratta dello spettro a raggi X più dettagliato mai ottenuto per l’oggetto in questione e dimostra l’incredibile scienza che la missione potrà svolgere.
«Questi elementi sono stati forgiati nella stella originale e poi spazzati via quando è esplosa come supernova», spiega Brian Williams, scienziato del progetto Xrism della Nasa. «Resolve ci permette di vedere le forme di queste righe in un modo che prima non era possibile, consentendoci di determinare non solo le abbondanze dei vari elementi presenti, ma anche le loro temperature, densità e direzioni di movimento a livelli di precisione senza precedenti. Da qui, potremo mettere insieme informazioni sulla stella originale e sull’esplosione».
Il secondo strumento di Xrism, Xtend, è un imager a raggi X sviluppato dalla Jaxa, che fornisce a Xrism un ampio campo visivo, consentendogli di osservare un’area di cielo più grande di circa il 60% rispetto alla dimensione apparente media della Luna piena.
Lo strumento Xtend di Xrism ha catturato l’ammasso di galassie Abell 2319 nei raggi X, qui rappresentato in viola e delineato da un bordo bianco che rappresenta l’estensione del rivelatore. Lo sfondo è un’immagine da terra che mostra l’area in luce visibile. Crediti: Jaxa/Nasa/Xrism Xtend; sfondo, Dss
Xtend 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 del Cigno. È il quinto ammasso a raggi X più luminoso del cielo e sta attualmente subendo un importante evento di fusione. L’ammasso ha un’estensione di 3 milioni di anni luce e mette in evidenza l’ampio campo visivo di Xtend.
«Anche prima della fine del processo di messa in funzione, Resolve sta già superando le nostre aspettative», dichiara Lillian Reichenthal, responsabile del progetto Xrism. «Il nostro obiettivo era di raggiungere una risoluzione spettrale di 7 elettronvolt con lo strumento, ma ora che è in orbita ne stiamo raggiungendo 5. Ciò significa che otterremo mappe chimiche ancora più dettagliate con ogni spettro acquisito da Xrism».
Resolve sta dimostrando prestazioni eccezionali e sta già conducendo un’entusiasmante attività scientifica nonostante un problema riscontrato con lo sportello di apertura che copre il suo rivelatore. Lo sportello, progettato per proteggere il rivelatore prima del lancio, non si è aperto come previsto. La sua funzione è quella di bloccare i raggi X a bassa energia: in seguito a questa anomalia, il taglio viene ora effettuato a 1700 elettronvolt rispetto ai 300 previsti. Il team di Xrism sta studiando diversi approcci per risolvere il problema che, peraltro, non inficia il buon funzionamento dello strumento Xtend.