IXPE

مرصد التصوير الاستقطابي للأشعة السينية ، المعروف اختصارًا بـ IXPE أو SMEX-14 ، هو مرصد فضائي مزود بثلاثة تلسكوبات متطابقة مصممة لقياس استقطاب الأشعة السينية الكونية الصادرة عن الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والنجوم النابضة. ^{[ 6 ]} وقد أُطلق المرصد في 9  ديسمبر 2021، وهو ثمرة تعاون دولي بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الإيطالية (ASI). وهو جزء من برنامج المستكشفين التابع لناسا، والذي يُعنى بتصميم مركبات فضائية منخفضة التكلفة لدراسة الفيزياء الشمسية والفيزياء الفلكية.

ستدرس هذه المهمة الأجرام الفلكية الغريبة، وستتيح رسم خرائط للحقول المغناطيسية للثقوب السوداء ، والنجوم النيوترونية ، والنجوم النابضة ، وبقايا المستعرات العظمى ، والمغناطيسات النجمية ، والكوازارات ، والنوى المجرية النشطة . ويمكن أن يكون إشعاع الأشعة السينية عالي الطاقة المنبعث من البيئة المحيطة بهذه الأجرام مستقطبًا ، أي يتذبذب في اتجاه معين. وتكشف دراسة استقطاب الأشعة السينية عن فيزياء هذه الأجرام، ويمكن أن توفر رؤى ثاقبة حول البيئات ذات درجات الحرارة العالية التي تتشكل فيها. ^{[ 7 ]} 

أُعلن عن مهمة IXPE في 3  يناير 2017 ^{[ 6 ]} ، وانطلقت في 9  ديسمبر 2021. ^{[ 2 ]} وُقّع التعاون الدولي في يونيو 2017، ^{[ 1 ]} حيث التزمت وكالة الفضاء الإيطالية (ASI) بتوفير كاشفات استقطاب الأشعة السينية . ^{[ 7 ]} تُقدّر تكلفة المهمة وتشغيلها لمدة عامين بـ 188  مليون دولار أمريكي (تكلفة الإطلاق 50.3  مليون دولار أمريكي). ^{[ 8 ] [ 7 ]} يهدف مشروع IXPE إلى توسيع فهم العمليات والمصادر الفيزيائية الفلكية عالية الطاقة ، دعمًا لهدف ناسا العلمي الأول في الفيزياء الفلكية: "اكتشاف كيفية عمل الكون". ^{[ 1 ]} من خلال الحصول على قياس استقطاب الأشعة السينية والتصوير الاستقطابي للمصادر الكونية، يُعالج مشروع IXPE هدفين علميين محددين: تحديد عمليات الإشعاع والخصائص التفصيلية لمصادر الأشعة السينية الكونية المحددة أو فئات المصادر؛ واستكشاف التأثيرات النسبية العامة والكمية في البيئات القاسية. ^{[ 1 ] [ 6 ]}

خلال مهمة IXPE التي تستغرق عامين، ستدرس أهدافًا مثل النوى المجرية النشطة ، والكوازارات ، والنجوم النابضة ، وسدم رياح النجوم النابضة ، والمغناطيسات ، والثنائيات النجمية للأشعة السينية المتراكمة ، وبقايا المستعرات العظمى ، ومركز المجرة . ^{[ 4 ]}

صُنعت المركبة الفضائية بواسطة شركة Ball Aerospace & Technologies . ^{[ 1 ]} الباحث الرئيسي هو مارتن سي. فايسكوف من مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا ؛ وهو كبير علماء علم الفلك بالأشعة السينية في مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا، وعالم مشروع مركبة مرصد تشاندرا للأشعة السينية . ^{[ 7 ]} كما قام مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا بتصميم وتصنيع واختبار مرايا الأشعة السينية للتلسكوب. ^{[ 9 ]}

وتشمل الجهات الشريكة الأخرى جامعة ماكجيل ، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، وجامعة روما تري ، وجامعة ستانفورد ، ^{[ 5 ]} و OHB Italia ^{[ 10 ]} وجامعة كولورادو بولدر . ^{[ 11 ]}

تشمل الأهداف التقنية والعلمية ما يلي: ^{[ 2 ]}

• تحسين حساسية الاستقطاب بمقدار رتبتين مقارنةً بجهاز قياس استقطاب الأشعة السينية الموجود على متن المرصد الشمسي المداري 8
• توفير قياسات طيفية ومكانية وزمنية متزامنة
• حدد هندسة وآلية انبعاث النوى المجرية النشطة والكوازارات المصغرة
• حدد شكل المجال المغناطيسي في النجوم المغناطيسية وحدد مقدار المجال
• حدد آلية إنتاج الأشعة السينية في النجوم النابضة (سواء كانت معزولة أو متراكمة) وهندستها
• حدد كيفية تسارع الجسيمات في سديم رياح النجم النابض

يضم المرصد الفضائي ثلاثة تلسكوبات متطابقة مصممة لقياس استقطاب الأشعة السينية الكونية . ^{[ 6 ]} وقد اخترع علماء إيطاليون من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية (INAF) والمعهد الوطني للفيزياء النووية (INFN) كاشف الاستقطاب وطوروه، وتم تحسينه على مدى عدة سنوات. ^{[ 4 ] [ 12 ] [ 13 ]}

أُطلق مرصد IXPE في 9 ديسمبر 2021 على متن صاروخ فالكون  9 ( B1061.5 ) التابع لشركة سبيس إكس من منصة الإطلاق LC-39A في مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في فلوريدا. يُعدّ حجم المرصد وكتلته صغيرين نسبيًا، ما يجعله أقل بكثير من القدرة الاستيعابية لصاروخ فالكون 9.  ومع ذلك، كان على فالكون 9 بذل جهد كبير لوضع IXPE في المدار الصحيح، إذ صُمم IXPE للعمل في مدار استوائي شبه دقيق بزاوية ميل 0° . وبالنظر إلى أن الإطلاق من كيب كانافيرال ، الواقعة على ارتفاع 28.5° فوق خط الاستواء ، كان من المستحيل عمليًا الإطلاق مباشرةً في مدار استوائي بزاوية ميل 0.2°. لذا، كان على الصاروخ أن ينطلق شرقًا مباشرةً إلى مدار انتظار، ثم يُجري تغييرًا في مستوى المدار، أو زاوية الميل، بمجرد وصوله إلى الفضاء، أثناء عبور المركبة الفضائية خط الاستواء. بالنسبة لصاروخ فالكون 9، كان هذا يعني أن حتى الصاروخ الصغير IXPE الذي يزن 330 كجم (730 رطلاً) لا يزال يمثل على الأرجح حوالي 20-30% من أقصى أداء نظري له ( 1500-2000 كجم (3300-4400 رطل) ) لمثل هذه المهمة، في حين أن نفس الصاروخ قادر على إطلاق حوالي 15000 كجم (33000 رطل) إلى نفس المدار الذي كان يستهدفه الصاروخ IXPE على ارتفاع 540 كم (340 ميلاً) عندما لا تكون هناك حاجة لتغيير مستوى الإطلاق، مع استعادة معزز المرحلة الأولى. ^{[ 15 ]}          

يُعدّ IXPE أول قمر صناعي مُخصّص لقياس استقطاب الأشعة السينية الصادرة من مصادر كونية متنوعة، مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية . وسيُقلّل مداره القريب من خط الاستواء من تعرّض جهاز الأشعة السينية للإشعاع في منطقة شذوذ جنوب المحيط الأطلسي ، وهي المنطقة التي يقترب فيها حزام فان ألين الإشعاعي الداخلي من سطح الأرض.

تم تصميم IXPE ليدوم لمدة عامين. ^{[ 8 ]} بعد ذلك، يمكن إخراجه من الخدمة وإخراجه من مداره أو إعطاؤه مهمة ممتدة.

بعد إطلاق ونشر المركبة الفضائية IXPE، وجّهت ناسا المركبة نحو الثقب الأسود 1ES 1959+650، والنجم النابض SMC X-1، لإجراء المعايرة. بعد ذلك، رصدت المركبة هدفها العلمي الأول، كاسيوبيا أ . ونُشرت أول صورة ضوئية لكاسيوبيا أ في 11 يناير 2022. ^{[ 16 ]} من المخطط رصد 30 هدفًا خلال السنة الأولى من عمر IXPE. ^{[ 16 ]}   

يتواصل مرصد IXPE مع الأرض عبر محطة أرضية في ماليندي ، كينيا. وتملك وتدير هذه المحطة الأرضية وكالة الفضاء الإيطالية. ^{[ 16 ]}

في الوقت الحالي، يتم التحكم في عمليات مهمة IXPE بواسطة مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء (LASP) . ^{[ 17 ]}

في مايو 2022، أشارت الدراسة الأولى لمرصد IXPE إلى إمكانية وجود انكسار ضوئي فراغي على 4U 0142+61 ^{[ 18 ] [ 19 ].} وفي أغسطس، أجرت دراسة أخرى على مجرة ​​قنطورس A لقياس درجة استقطاب منخفضة، مما يشير إلى أن انبعاث الأشعة السينية ناتج عن عملية تشتت وليس عن الجسيمات المتسارعة في النفاثة مباشرةً. ^{[ 20 ] [ 21 ]} وفي أكتوبر 2022، رصد المرصد انفجار أشعة غاما GRB 221009A ، المعروف أيضًا باسم "الأكثر سطوعًا على الإطلاق" (BOAT). ^{[ 22 ] [ 23 ]}

• مركبة فضائية من طراز IXPE
• 
  مخطط هيكل IXPE
• 
  IXPE قبل الإطلاق
• عرض متحرك لعملية نشر IXPE

• ملاحظات من معهد إكسبي
• 
  صورة بالأشعة السينية من IXPE لبقايا المستعر الأعظم كاسيوبيا  أ

• مصدر الأشعة السينية الفيزيائي الفلكي
• برنامج المستكشف
• مركبة فضائية مماثلة تُدعى GEMS
• قائمة تلسكوبات الأشعة السينية الفضائية
• علم الفلك بالأشعة السينية
• تلسكوب الأشعة السينية
• يُكمل القمر الصناعي XPoSat ، الذي أُطلق في نفس الفترة تقريبًا، مشروع IXPE من خلال رصد الأحداث الفضائية في نطاق طاقة يتراوح بين 2 و30 كيلو إلكترون فولت .