X射线天文学的新时代

XRISM的Resolve仪器从大麦哲伦星云中的超新星残骸N132D中捕获数据，以创建该物体有史以来最详细的X射线光谱。 光谱揭示了与硅、硫、氩、钙和铁相关的峰。 右边的插图是XRISM的Xtend仪器拍摄的N132D图像。 

XRISM是日本、美国宇航局和欧空局之间的一项合作任务，将以其先进的仪器彻底改变X射线天文学，为宇宙中最热和最庞大的结构提供前所未有的见解。

由日本领导的XRISM（X射线成像和光谱任务）天文台首次发布了今年晚些时候科学行动开始时将收集的前所未有的数据。

该卫星的科学团队发布了数百个星系团的快照和邻近星系中的恒星残骸光谱，这让科学家详细了解了它的化学组成。

XRISM任务的细节
“XRISM将为国际科学界提供隐藏的X射线天空的新一瞥，”位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心XRISM的美国首席研究员理查德·凯利说。 “我们不仅会看到这些来源的X射线图像，还会研究它们的成分、运动和物理状态。

XRISM（发音为“crism”）由JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）与NASA合作领导，并由ESA（欧洲航天局）提供。 它于 2023 年 9 月 6 日推出。

它旨在探测能量高达12,000电子伏特的X射线，并将研究宇宙中最热的区域，最大的结构和引力最强的物体。相比之下，可见光的能量为 2 到 3 电子伏特。

乐器和早期成就

该任务有两个仪器，Resolve和Xtend，每个仪器都是在戈达德设计和建造的X射线镜组件的焦点。

Resolve是由NASA和JAXA开发的微量热仪光谱仪。它在冰箱大小的液氦容器内仅以绝对零度以上几分之一度的速度运行。

当 X 射线照射到 Resolve 的 6×6 像素探测器时，它会将设备加热与其能量相关的量。通过测量每条X射线的能量，该仪器提供了以前无法获得的有关源的信息。

XRISM的Xtend成像仪收集了超新星残骸N132D的快照。据估计，不断膨胀的残骸大约有3000年的历史，是在一颗质量大约是太阳15倍的恒星耗尽燃料、坍塌和爆炸时产生的。N132D最宽处的直径约为75光年。

任务团队使用Resolve研究了N132D，这是一颗超新星残骸，也是大麦哲伦星云中最亮的X射线源之一，麦哲伦星云是位于南部多拉多座约160,000光年外的矮星系。据估计，不断膨胀的残骸大约有3000年的历史，是在一颗质量大约是太阳15倍的恒星耗尽燃料、坍塌和爆炸时产生的。

Resolve光谱显示了与硅、硫、钙、氩和铁相关的峰。这是该物体有史以来最详细的X射线光谱，展示了该任务在2024年晚些时候开始常规操作时将进行的令人难以置信的科学研究。

“这些元素是在原始恒星中锻造的，然后在它作为超新星爆炸时被炸毁，”美国宇航局戈达德的XRISM项目科学家布莱恩威廉姆斯说。“Resolve将使我们能够以前所未有的方式看到这些线的形状，让我们不仅可以确定存在的各种元素的丰度，还可以以前所未有的精度确定它们的温度，密度和运动方向。从那里，我们可以拼凑出有关原始恒星和爆炸的信息。

XRISM的Xtend仪器在X射线中捕获了星系团Abell 2319，这里以紫色显示，并由代表探测器范围的白色边框勾勒出来。背景是地面图像，在可见光下显示该区域。

XRISM的第二台仪器Xtend是由JAXA开发的X射线成像仪。它为XRISM提供了很大的视野，使其能够观察到比满月的平均视大小大约60%的区域。

Xtend拍摄了Abell 2319的X射线图像，Abell 2319是一个位于天鹅座北部的丰富星系团，距离地球约7.7亿光年。它是天空中第五亮的X射线星团，目前正在经历一次重大的合并事件。

该星团的直径为300万光年，突出了Xtend的宽视野。

这张合成图像显示了超新星残骸N132D。它使用来自美国宇航局钱德拉X射线天文台（紫色和绿色）和哈勃太空望远镜（红色）的数据。N132D是大麦哲伦星云中最亮的X射线残骸之一，大麦哲伦星云是附近的矮星系。

技术挑战和未来计划

“甚至在调试过程结束之前，Resolve就已经超出了我们的预期，”美国宇航局戈达德的XRISM项目经理Lillian Reichenthal说。“我们的目标是用仪器实现7电子伏特的光谱分辨率，但现在它在轨道上，我们正在实现5。这意味着我们将获得XRISM捕获的每个光谱的更详细的化学图谱。

Resolve表现出色，尽管覆盖其探测器的孔径门存在问题，但已经进行了令人兴奋的科学研究。该门旨在在发射前保护探测器，经过多次尝试后仍未按计划打开。门阻挡了低能量的X射线，有效地切断了1,700电子伏特的任务，而计划中的电子伏特为300。XRISM团队将继续探索这一异常现象，并正在研究不同的方法。Xtend仪器不受影响。

美国宇航局（NASA）设在戈达德（Goddard）的XRISM通用观测设施（XRISM General Observer Facility）正在接受美国和加拿大机构成员的观测提案，截止日期为4月4日星期四。XRISM General Observer 调查的第 1 周期将于 2024 年夏季开始。