Ixpe-Satellitenteleskop, viel Sardinien in der NASA-Mission

Heute morgen um sieben fand von Cape Canaveral aus der Start des Satellitenteleskops IXPE statt, das aus der Zusammenarbeit zwischen der NASA und einer italienischen Partnerschaft unter der Koordination der italienischen Weltraumbehörde ASI und mit dem wissenschaftlichen Beitrag des National Institute of hervorgegangen ist Astrophysik. Eine grundlegende Rolle spielte ein Forscherteam des INAF-Cagliari Astronomical Observatory sowohl bei der technologischen Entwicklung von Bordinstrumenten als auch bei der Entwicklung von Beobachtungs- und wissenschaftlichen Verfahren. Erstmals beteiligt sich das Sardinische Observatorium direkt an einer internationalen Weltraummission dieser Größenordnung.

IXPE, Akronym für Imaging X-ray Polarimetry Explorer, ist der Name der NASA-Mission, die ein neues Teleskop an Bord einer Falcon-9 der amerikanischen Firma SpaceX in die Umlaufbahn brachte. Die grundlegende Neuheit ist die Messung der Polarisation von Röntgenstrahlen, die von einigen Arten hochenergetischer kosmischer Objekte stammen, wie zum Beispiel supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien (Milliardenfache der Sonnenmasse) oder winzige und sehr schwere Neutronensterne ( die Masse der Sonne in nur 20 km Durchmesser).

Italien hat das "Herz" der wissenschaftlichen Mission bereitgestellt: die Detektoren, die die Polarisation der Röntgenstrahlen von Himmelsobjekten erkennen können, die der Satellit während seiner erwarteten nominellen Lebensdauer von 3 Jahren beobachten wird. Insgesamt besteht das italienische Team aus fast hundert Personen und von diesen dreißig - darunter der wissenschaftliche Leiter Paolo Soffitta - sind Inaf-Mitarbeiter und insbesondere vier vertreten das INAF-Team aus Cagliari: Alessio Trois, Matteo Bachetti, Maura Pilia und Andrea Possenti.

Trois, Forscher-Technologe aus Cagliari, der vor seinem Wechsel nach Cagliari an den Instituten für Weltraumastrophysik in Mailand und Rom ausgebildet wurde, erklärt: "Die Lieferung des Ixpe-Instruments an die amerikanischen Kollegen in so kurzer Zeit, nur 3 Jahren, war ein Erfolg, der nur möglich war auf die außerordentliche organisatorische Synergie aller beteiligten Institutionen zurückzuführen. Als Inaf von Cagliari haben wir maßgeblich dazu beigetragen, die Logik des Bordcomputers zu definieren, das Instrument zu integrieren und zu testen sowie seine physische Integration auf dem Satellitenmodul, das es in die Umlaufbahn bringen wird, und bei der Qualifizierung Kampagne der gesamten Sternwarte, bestehend aus drei identischen und unabhängigen Teleskopen. Wir kümmern uns auch um die Unterstützung für den Flugbetrieb des Instruments, der direkt von der amerikanischen Industrie verwaltet wird."

„Die Vorbereitung einer Weltraummission – fügt er hinzu – erfordert krampfhafte Liebe zum Detail. Die Kosten für den Start von Weltraumteleskopen sind sehr hoch. Darüber hinaus sind mit Ausnahme des Hubble-Teleskops keine Missionen eingerichtet, die im Orbit besucht und angepasst werden können. Daher muss jeder Transistor, jedes Lot, jede Niete einen Zweck erfüllen und perfekt funktionieren. Vor dem Start muss alles validiert, getestet und verifiziert werden, um sicherzustellen, dass der Satellit die extremen Bedingungen überleben kann, denen er vom Start bis zu seinem Betrieb im Orbit um die Erde ausgesetzt ist, wenn er Gammastrahlen und extremen Temperaturen ausgesetzt ist Ausflüge..."

Die Instrumente müssen daher sorgfältig geprüft und kalibriert werden, was monatelange Arbeit (bei Ixpe ca. 12) in übergeschützten Umgebungen, den sogenannten „Reinräumen“, erfordert. Die Analyse all dieser Präparate erfolgt mit einer speziellen Software, die speziell geschrieben wurde und die wiederum gründlich getestet werden muss.

Sein Schreiben ist nicht nur wichtig, um den technischen Teil des Zusammenbaus der Instrumente zu validieren, sondern auch um zu bewerten, welche Beobachtungen die Wirkung der Mission maximieren. Zu diesem Zweck arbeitete die INAF-Forscherin Maura Pilia – ursprünglich aus Villasalto und ausgebildet in Cagliari, Bologna, Mailand und den Niederlanden – intensiv an der Programmierung und Simulation von Szenarien und mathematischen Modellen, die auf einige der beliebtesten Himmelsobjekte von Ixpe angewendet werden sollten: den Millisekunden-Pulsar . Dies sind Neutronensterne, die mit unglaublichen Geschwindigkeiten rotieren (und folglich "pulsieren"): bis zu mehr als 700 Umdrehungen pro Sekunde, weshalb sie als die kosmischen Uhren schlechthin gelten. Die polarisierten Röntgensignale, die Ixpe beobachten kann, werden die Beobachtungen integrieren, die bei anderen Wellenlängen als Röntgenstrahlen gemacht wurden.“ Diese Simulationen – betont Pilia – sind nicht nur grundlegend, um zu verstehen, welche Quellen für Beobachtungen mit Ixpe optimal sind und etablieren daher Beobachtungsprioritäten, sondern ermöglichen uns auch, auf die tatsächlichen Beobachtungen vorbereitet zu sein, da wir bereits die Werkzeuge für die Datenanalyse und Modelle zum Vergleich vorbereitet haben. Wir erwarten viele Entdeckungen und möchten diese so schnell wie möglich vollständig kommunizieren können".

Die einzige Möglichkeit, Röntgenstrahlen aus dem Weltraum zu bekommen, besteht darin, Satelliten in die Umlaufbahn zu schicken, und für Ixpe spielte Matteo Bachetti eine grundlegende Rolle, ein Selargius-Forscher mit Erfahrung in Frankreich und den Vereinigten Staaten, der zu einem der Punkte von Referenz für zeitliche Analysen mit dem Satelliten, so dass er eine von der NASA verliehene Medaille und eine Ehrung seiner Geburtsgemeinde erhielt. Diese Erfahrung bringt er heute bei Ixpe ein: „Um zum Beispiel jeden von NuSTAR und Ixpe aufgenommenen Röntgenstrahl zu verarbeiten – erklärt er – schaltet der Detektor für sehr kurze Zeit ab, ein Phänomen, das als Totzeit bezeichnet wird. Dies führt zu Problemen bei der Suche nach periodischen Signalen in Daten von sehr hellen Quellen. Im Laufe der Zeit haben wir Strategien entwickelt, um diese Probleme in NuSTAR zu umgehen, die für Ixpe nützlich sein werden.

Unter den Unterstützern der Beteiligung des sardischen Forschungszentrums an dem Projekt befindet sich der Astrophysiker Andrea Possenti, erster Forscher und Koordinator der wissenschaftlichen Aktivitäten von INAF-OAC im Zusammenhang mit der Mission: "Nach dem Nervenkitzel des Starts - sagt er - werden sie bald ankommen Es gibt auch zahlreiche wissenschaftliche Entdeckungen, zum Beispiel im Bereich der Magnetarsterne, die die am stärksten magnetisierten Objekte im Universum sind. Die Beobachtung in polarisierten Röntgenstrahlen wird die Geometrie dieser Magnetfelder aufdecken, die eine Million Milliarden Mal stärker sind als die unserer Erde.

Die Beteiligung des Astronomischen Observatoriums von Cagliari am Ixpe-Projekt war kein Zufall und stellt eine große Leistung dar, da INAF-OAC zum ersten Mal direkt zur Vorbereitung einer internationalen Weltraummission beiträgt. „Dieses Ergebnis – so wird in einer Anmerkung unterstrichen – wurde durch das weitsichtige Projekt des Radioteleskops Sardinien (SRT) ermöglicht, das vom verstorbenen Präsidenten von INAF, Nichi D'Amico, gewollt und realisiert wurde. Das sardische Radioteleskop hat in der Tat eine Doppelrolle gespielt. Einerseits hat es die Rückkehr zahlreicher italienischer Forscher und Technologen ermöglicht, die außerhalb Sardiniens gearbeitet haben, und gleichzeitig viele Forscher aus allen Ecken der Welt angezogen (Südafrika, China, Pakistan, Australien, USA, um nur einige zu nennen) und mit sie ihr Wissen über Technik und Wissenschaft in verschiedenen Bereichen. Darüber hinaus hat der Bau von SRT die Zusammenarbeit zwischen der italienischen Weltraumorganisation und INAF, die auf sardischem Boden dasselbe Instrument verwenden, gestärkt und zum gegenseitigen Nutzen ständig verbessert.

„Es ist ein sehr aufregender und zufriedenstellender Moment für das Astronomische Observatorium von Cagliari – schließt der Direktor von INAF-OAC, Emilio Molinari – das als treibende Kraft der Exzellenz für das gesamte Gebiet bestätigt wurde. In der Lage, jungen Forschern Beschäftigungsmöglichkeiten zu bieten und folglich auf der Insel mit wertvollem Fachwissen zu wachsen und eine führende Rolle in wissenschaftlichen Unternehmen von Weltrang zu übernehmen.

(Unioneonline / ss)