Ein neuer Satellit namens XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission, ausgesprochen „crism“) zielt darauf ab, hochenergetisches Licht in das Äquivalent eines Röntgenregenbogens zu zerlegen. Die von JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) geleitete Mission wird dies mithilfe eines Instruments namens Resolve tun.
Der Start von XRISM ist für den 25. August 2023 (26. August in Japan) vom japanischen Raumfahrtzentrum Tanegashima geplant.
„Resolve wird uns einen neuen Einblick in einige der energiereichsten Objekte des Universums geben, darunter Schwarze Löcher, Galaxienhaufen und die Folgen von Sternexplosionen“, sagte Richard Kelley, XRISM-Hauptforscher der NASA am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt. Maryland. „Anhand der Daten, die die Mission nach dem Start sammelt, werden wir mehr darüber erfahren, wie sie sich verhalten und woraus sie bestehen.“
Resolve ist ein Röntgen-Mikrokalorimeter-Spektrometer-Instrument in Zusammenarbeit zwischen NASA und JAXA. Es misst winzige Temperaturänderungen, die entstehen, wenn ein Röntgenstrahl auf seinen 6 x 6 Pixel großen Detektor trifft. Um diesen winzigen Anstieg zu messen und die Energie der Röntgenstrahlung zu bestimmen, muss der Detektor auf etwa minus 270 Grad Celsius abkühlen, also nur einen Bruchteil eines Grads über dem absoluten Nullpunkt.
Seine Betriebstemperatur erreicht das Gerät nach einem mehrstufigen mechanischen Kühlprozess in einem kühlschrankgroßen Behälter mit flüssigem Helium.
Durch das Sammeln von Tausenden oder sogar Millionen Röntgenstrahlen aus einer kosmischen Quelle kann Resolve hochauflösende Spektren des Objekts messen. Spektren sind Messungen der Lichtintensität über einen Energiebereich. Prismen zerlegen sichtbares Licht in seine verschiedenen Energien, die wir besser als die Farben des Regenbogens kennen. Wissenschaftler verwendeten Prismen in frühen Spektrometern, um nach Spektrallinien zu suchen, die entstehen, wenn Atome oder Moleküle Energie absorbieren oder abgeben.
Heutzutage verwenden Astronomen Spektrometer, die auf alle Arten von Licht abgestimmt sind, um den physikalischen Zustand, die Bewegung und die Zusammensetzung kosmischer Objekte kennenzulernen. Resolve wird Spektroskopie für Röntgenstrahlen mit Energien im Bereich von 400 bis 12.000 Elektronenvolt durchführen, indem es die Energien einzelner Röntgenstrahlen misst, um ein Spektrum zu bilden. (Zum Vergleich: Die Energie des sichtbaren Lichts liegt zwischen etwa 2 und 3 Elektronenvolt.)
„Die von XRISM gesammelten Spektren werden für einige der Phänomene, die wir beobachten werden, die detailliertesten sein, die wir je gesehen haben“, sagte Brian Williams, XRISM-Projektwissenschaftler der NASA in Goddard. „Die Mission wird uns Einblicke in einige der am schwierigsten zu untersuchenden Orte liefern, wie die inneren Strukturen von Neutronensternen und nahezu lichtschnelle Teilchenjets, die von Schwarzen Löchern in aktiven Galaxien angetrieben werden.“
Das andere von JAXA entwickelte Instrument der Mission heißt Xtend. Damit verfügt XRISM über eines der größten Sichtfelder aller bisher geflogenen Röntgenbildsatelliten und beobachtet eine Fläche, die etwa 60 % größer ist als die durchschnittliche scheinbare Größe des Vollmonds.
Resolve und Xtend basieren auf zwei identischen Röntgenspiegelbaugruppen, die bei Goddard entwickelt wurden.
XRISM ist eine Gemeinschaftsmission zwischen JAXA und NASA unter Beteiligung der ESA (Europäische Weltraumorganisation). Der Beitrag der NASA umfasst die wissenschaftliche Beteiligung der Canadian Space Agency.