Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Продвинутый телескоп для астрофизики высоких энергий
ИменаАфина
Тип миссииКосмический телескоп
ОператорЕвропейское космическое агентство (ЕКА)
Веб-сайтwww .the-athena-x-ray-observatory .eu
Продолжительность миссии4 года (планируется)
Начало миссии
Дата запуска2031 г. (планируется) [1]
РакетаАриана 64
Запустить сайтЦентр Пространственной Гайаны
ПодрядчикArianespace
Параметры орбиты
Справочная системаL 1  балл (исходный уровень)
Главный телескоп
ТипРентгеновский телескоп
Фокусное расстояние12 м (39 футов)
Инструменты
X-IFUРентгеновский блок интегрального поля
WFIШирокоугольный имидж-сканер
 

Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics ( Athena ) [1] [2] - это рентгеновская обсерватория, выбранная Европейским космическим агентством (ESA) в рамках программы Cosmic Vision [3] для решения научной темы горячей и энергичной Вселенной. Athena будет работать в диапазоне энергий 0,2–12 кэВ и будет предлагать спектроскопические возможности и возможности получения изображений, превосходящие возможности действующих в настоящее время рентгеновских астрономических спутников - например, рентгеновской обсерватории Чандра и XMM-Newton - по крайней мере, на порядок величины выше. несколько пространств параметров одновременно.

Миссия [ править ]

Основные цели миссии - нанесение на карту структур горячего газа, определение их физических свойств и поиск сверхмассивных черных дыр .

История и развитие [ править ]

Миссия берет свое начало в двух концепциях начала 2000-х годов: XEUS от ESA и Constellation-X Observatory (Con-X) НАСА . Примерно в 2008 году эти два предложения были объединены в совместное предложение Международной рентгеновской обсерватории (IXO) НАСА / ЕКА / ДЖАКСА . В 2011 году IXO был снят с производства, а затем ESA решило приступить к разработке более дешевой модификации, которая стала известна как ATHENA. [4] Афина была выбрана в 2014 году, чтобы стать второй (L2) миссией Cosmic Vision L-класса [5], посвященной научной теме Горячей и Энергетической Вселенной.

Научный совет по Athena миссии обеспечивается Athena Science Study Team (ASST) , состоящий из экспертов ученых из сообщества. ASST был назначен ESA 16 июля 2014 года. Ученый и руководитель исследования ESA - д-р Маттео Гуайнацци и д-р Марк Эйр соответственно. Athena успешно завершила свою фазу A с обзором формулировки миссии 12 ноября 2019 года. Следующей важной вехой станет принятие миссии Комитетом по научной программе (SPC) ЕКА, которое ожидается во второй половине 2022 года, что приведет к запуску в 2031 году.

Орбита [ править ]

В 2031 году ракета-  носитель Ariane 64 выведет Афину на гало-орбиту большой амплитуды вокруг точки L1 системы Солнце-Земля . Орбита вокруг L1 была выбрана из-за ее стабильной тепловой среды, хорошей видимости неба и высокой эффективности наблюдений. Афина будет выполнять заранее запланированные запланированные наблюдения до 300 небесных точек в год. Специальный режим Target of Opportunity позволит в течение 4 часов выполнить маневр перенаправления для 50% любых случайно происходящих событий в небе.

Оптика и инструменты [ править ]

Атэа рентгеновская обсерватория состоит из одного рентгеновского телескопа [6] [7] с 12 м фокусного расстоянием , с эффективной площадью ок. 1,4 м 2 (при 1 кэВ) и пространственное разрешение 5 угловых секунд по оси, плавно ухудшающееся до менее 10 угловых секунд при 30 угловых минутах вне оси. В основе зеркала лежит технология Silicon Pore Optics (SPO) от ESA. [8] [9]SPO обеспечивает отличное соотношение площади сбора к массе, при этом обеспечивая хорошее угловое разрешение. Он также отличается высоким уровнем технологической готовности и модульной конструкцией, пригодной для массового производства, необходимой для достижения беспрецедентной площади сбора телескопов. Подвижное зеркало в сборе может фокусировать рентгеновские лучи на одном из двух инструментов A (WFI и X-IFU, см. Ниже) в любой момент времени.

И WFI, и X-IFU успешно прошли предварительную проверку требований 31 октября 2018 г. и 11 апреля 2019 г. соответственно.

Wide Field Imager (WFI) [ править ]

Wide Field Imager (WFI) [10] [11] [12] - это камера для получения спектральных изображений с большим полем обзора, основанная на уникальной кремниевой технологии DEPFET, разработанной в лаборатории полупроводников Общества Макса Планка . DEPFET обеспечивают отличное энергетическое разрешение (<170 эВ при 7 кэВ), низкий уровень шума, быстрое считывание и высокое временное разрешение, а также хорошую радиационную стойкость. Этот инструмент сочетает в себе большую решетку детекторов, которая оптимизирована для наблюдений с широким полем зрения на мгновенной площади неба 40 x 40 футов, с отдельным быстрым детектором, предназначенным для наблюдения самых ярких точечных источников рентгеновского неба с высокой пропускной способностью. и низкий навал. Эти возможности в сочетании с беспрецедентной эффективной площадью и широким полем поля зренияТелескоп Athena обеспечит прорыв в области рентгеновской спектроскопии изображений.

WFI разработан международным консорциумом, состоящим из государств-членов ESA. Его возглавляет Институт внеземной физики Макса Планка (DEU) с партнерами в Германии (ECAP, IAA Tübingen), Австрии ( Венский университет ), Дании (DTU), Франции ( CEA Saclay , Страсбург ), Италии ( INAF , Болонья). , Палермо ), Польше (SRC PAS, NCAC PAS), Великобритании ( Университет Лестера , Открытый университет ),США ( Университет штата Пенсильвания (Penn State), SLAC, Массачусетский технологический институт (MIT), SAO), Швейцария ( Женевский университет ), Португалия (IA) и Греция (Афинская обсерватория, Университет Крита ). Главный исследователь - профессор Кирпал Нандра, директор группы высоких энергий MPE.

Рентгеновский блок интегрального поля (X-IFU) [ править ]

X-ray Integral Field Unit [13] [14] [15] - это криогенный рентгеновский спектрометр Athena X-IFU, обеспечивающий рентгеновскую спектроскопию с пространственным разрешением с требованием спектрального разрешения от 2,5 эВ до 7 кэВ сверх гексагональное поле зрения 5 угловых минут (эквивалентный диаметр). Первичный детектор X-IFU состоит из крупноформатного массива датчиков переходного края Molybdenum Gold, соединенных с поглотителями из Au и Bi для обеспечения требуемой тормозной способности. Размер пикселя соответствует чуть меньше 5 угловых секунд на небе, что соответствует угловому разрешению рентгеновской оптики. Большая часть X-IFU связана с Афинойнаучные цели основаны на наблюдении слабых протяженных источников (например, горячего газа в скоплении галактик для измерения объемных движений и турбулентности или его химического состава) с минимально возможным инструментальным фоном. Это достигается добавлением второго криогенного детектора под решеткой первичной фокальной плоскости. Таким образом, на события, не связанные с рентгеновским излучением, такие как частицы, можно наложить вето, используя временное совпадение регистрации энергии в обоих детекторах одновременно. Матрица фокальной плоскости, датчики и электроника холодного интерфейса охлаждаются до стабильной температуры менее 100 мК с помощью многоступенчатой ​​криогенной цепи, состоящей из ряда механических охладителей, с температурами интерфейса 15 К, 4 К и 2 ° С. K и 300 мК, предварительное охлаждение субкельвиновского кулера из 3Heадсорбционный охладитель в сочетании с холодильником для адиабатического размагничивания . Данные калибровки собираются вместе с каждым наблюдением от источников модулированного рентгеновского излучения, чтобы обеспечить калибровку энергии, необходимую для достижения заданного спектрального разрешения. Несмотря на то, что он является встроенным полевым блоком, в котором каждый пиксель обеспечивает рентгеновский спектр высокого разрешения, способность зеркала Athena по расфокусировке позволяет распределять фокусный луч по сотням датчиков. Таким образом, X-IFU сможет наблюдать источники очень яркого рентгеновского излучения. Он будет делать это либо с номинальным разрешением, например, для обнаружения барионов, которые, как считается, находятся в теплой горячей межгалактической среде., используя яркие послесвечения гамма-всплесков в качестве фоновых источников, сияющих через космическую паутину, или со спектральным разрешением 3–10 эВ, например, для измерения спинов и характеристики ветров и истоков ярких рентгеновских двойных систем при энергиях, где их спектральные сигнатуры самые сильные (выше 5 кэВ).

По состоянию на декабрь 2018 года, когда консорциум X-IFU был официально одобрен ESA как ответственный за поставку прибора для Athena , в консорциум X-IFU входили 11 европейских стран ( Бельгия , Чешская Республика , Финляндия , Франция , Германия , Ирландия. , Италия , Нидерланды , Польша , Испания , Швейцария ), а также Япония и США.. В консорциум X-IFU входят более 50 научно-исследовательских институтов. Основным исследователем X-IFU является доктор Дидье Баррет, директор по исследованиям научно-исследовательского института астрофизики и планетологии Тулузы ( IRAP -OMP, CNRS UT3-Paul Sabatier / CNES , Франция ). Д-р Ян-Виллем ден Хердер ( SRON , Нидерланды) и д-р Луиджи Пиро ( INAF -IAPS, Италия) являются соучредителями X-IFU. CNES управляет проектом и от имени консорциума X-IFU отвечает за доставку прибора в ESA.

Научные цели Афины [ править ]

Научная тема «Горячая и энергичная Вселенная» [16] вращается вокруг двух фундаментальных вопросов астрофизики : как обычная материя собирается в крупномасштабные структуры, которые мы видим сегодня? И как черные дыры растут и формируют Вселенную ? На оба вопроса можно ответить только с помощью чувствительной рентгеновской космической обсерватории. Его сочетание научных характеристик превосходит любые существующие или запланированные рентгеновские миссии более чем на порядок по нескольким параметрам: эффективная площадь, слабая чувствительность линии, скорость съемки, и это лишь некоторые из них. Афинабудет выполнять очень чувствительные измерения на широком диапазоне небесных объектов. Он будет исследовать химическую эволюцию горячей плазмы, пронизывающей межгалактическое пространство в скоплениях галактик, искать неуловимые наблюдательные особенности теплой-горячей межгалактической среды , исследовать мощные потоки, выбрасываемые из аккреционных черных дыр по всему спектру их масс, и изучать их влияние. на родительской галактике и выявить большие выборки сравнительно редких популяций активных ядер галактик (AGN),   которые являются ключом к пониманию сопутствующей космологической эволюции аккрецирующих черных дыр и галактик. Среди них есть сильно затемненное и большое красное смещение (z≥6) AGN. Кроме того, Афинабудет рентгеновской обсерваторией, открытой для всего астрономического сообщества, готовой предоставить широкий спектр открытий почти во всех областях современной астрофизики с большим потенциалом открытия еще неизвестных и неожиданных явлений. Он представляет собой рентгеновский вклад в парк крупномасштабных объектов наблюдения, которые будут работать в 2030-х годах (включая SKA , ELT , ALMA , LISA ...)

Офис общины Афины [ править ]

Группа научных исследований Афины (ASST) создала Офис сообщества Афины (ACO) [17], чтобы получить поддержку в выполнении задач, поставленных ЕКА, и особенно в роли ASST в качестве «координационного центра интересов широкого научного сообщества». ". В настоящее время это сообщество состоит из более чем 800 участников, разбросанных по всему миру .

ACO призван стать координационным центром для содействия научному обмену между деятельностью Афины и научным сообществом в целом, а также для распространения научных целей Афины среди широкой публики. Основные задачи ACO можно разделить на три категории:

  • Организационные аспекты и оптимизация усилий сообщества, помогающих ASST в нескольких аспектах, таких как, например, содействие продвижению  научных возможностей Athena в исследовательском мире посредством конференций и семинаров или поддержка выпуска документов ASST, включая Белые книги, определяющие научные синергия Афины с другими наблюдательными объектами в начале 2030-х гг.
  • Держите сообщество Athena в курсе состояния проекта с помощью регулярного выпуска информационного бюллетеня , кратких новостей, еженедельных новостей на веб-портале Athena и в социальных сетях.
  • Особый интерес представляют самородки Афины: развитие коммуникационной и просветительской деятельности .

ACO возглавляет Институт физики Кантабрии (CSIC-UC) . Другими участниками ACO являются Женевский университет , Институт внеземной физики Макса Планка (MPE) и Институт исследований астрофизики и планетологии (IRAP).

См. Также [ править ]

  • Спектр-РГ
  • Список предлагаемых космических обсерваторий
  • Рентгеновская обсерватория Lynx , предлагаемый космический телескоп с большим угловым разрешением, чувствительностью и спектроскопической мощностью
  • XRISM , миссия следопыта для Афины

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "Афина: Краткое изложение миссии" . ЕКА. 17 ноября 2020 . Проверено 14 марта 2021 года .
  2. ^ "Рентгеновская обсерватория Афины: Портал поддержки сообщества" . ЕКА. 8 марта 2021 . Проверено 14 марта 2021 года .
  3. ^ "Новое видение ЕКА для изучения невидимой Вселенной" . ЕКА. 8 марта 2021 . Проверено 14 марта 2021 года .
  4. ^ "О АФИНА" . ЕКА. 1 сентября 2019 . Проверено 14 марта 2021 года .
  5. ^ "ESA Science & Technology: Афина для изучения горячей и энергичной Вселенной" . ЕКА. 27 июня 2014 . Проверено 14 марта 2021 года .
  6. ^ Бавдаз М., Е. Wille, М. Эйра (4 октября 2018 годы). «Разработка зеркала ATHENA» (PDF) . Proc. SPIE 10699, Космические телескопы и приборы 2018: от ультрафиолета до гамма-излучения . ДТУ. п. 32. Bibcode : 2018SPIE10699E..0XB . DOI : 10.1117 / 12.2313296 . ISBN  9781510619517. S2CID  54028845 . Проверено 14 марта 2021 года .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  7. ^ «Состояние разработки зеркала» (PDF) . Выступление на 2-й конференции Афины, Палермо, Италия . ЕКА. 25 сентября 2018 . Проверено 14 марта 2021 года .
  8. ↑ Максимильен Дж. Коллон, Джузеппе Ваканти, Николя М. Барриер (12 июля 2019 г.). «Изготовление и тестирование модулей зеркал с кремниевой оптикой пор» . Труды 11180, Международная конференция по космической оптике - ICSO 2018; 1118023 (2019) . ШПИОН. п. 74. Bibcode : 2019SPIE11180E..23C . DOI : 10.1117 / 12.2535994 . ISBN 9781510630772. Проверено 14 марта 2021 года .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  9. ^ Collon, Максимильен (25 сентября 2018). «СПО девелопмент» (PDF) . Выступление на 2-й Афинской конференции, Палермо, Италия . Проверено 14 марта 2021 года .
  10. ^ "Широкоугольный тепловизор для рентгеновской обсерватории Афины" . WFI ATHENA. 30 апреля 2020 . Проверено 14 марта 2021 года .
  11. ^ Мейдингер, Норберт; Нандра, Кирпал; Платтнер, Маркус (6 июля 2018 г.). «Разработка прибора Wide Field Imager для ATHENA» . Слушания, том 10699, Космические телескопы и приборы, 2018 год: от ультрафиолета до гамма-излучения; 106991F (2018) . Объявления. п. 50. Bibcode : 2018SPIE10699E..1FM . DOI : 10.1117 / 12.2310141 . ISBN 9781510619517. S2CID  66404115 . Проверено 14 марта 2021 года .
  12. ↑ Рау, Арне (24 сентября 2018 г.). «Широкоугольный тепловизор - выступление на 2-й конференции Athena, Палермо, Италия» (PDF) . Проверено 14 марта 2021 года .
  13. ^ "The Athena X-ray Integral Field Unit (X-IFU)" . Домашняя страница X-IFU. 11 февраля 2021 . Проверено 14 марта 2021 года .
  14. ^ Дидье Баррет; Тхиен Лам Чонг; Ян-Виллем ден Хердер (июль 2018 г.). «Рентгеновский блок интегрального поля Athena (X-IFU)» . Proc. SPIE 10699, Космические телескопы и приборы 2018: от ультрафиолета до гамма-лучей, 106991G . Объявления. п. 51. arXiv : 1807.06092 . Bibcode : 2018SPIE10699E..1GB . DOI : 10.1117 / 12.2312409 . ISBN 9781510619517. S2CID  173185994 . Проверено 14 марта 2021 года .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  15. ↑ Баррет, Дидье (25 сентября 2018 г.). «Доклад о рентгеновском интегральном поле Athena (X-IFU) на 2-й конференции Athena, Палермо, Италия» (PDF) . IRAP . Проверено 14 марта 2021 года .
  16. ^ Барконы X., Баррет Д., Decourchelle А. (21 марта 2017). «АФИНА: рентгеновская обсерватория ЕКА на конец 2020-х годов» . Astronomische Nachrichten . Объявления. С. 153–158. Bibcode : 2017AN .... 338..153B . DOI : 10.1002 / asna.201713323 . Проверено 14 марта 2021 года .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  17. ^ "Обсуждение офиса общины Афины на 2-й конференции Афины, Палермо, Италия" (PDF) . Домашняя страница ACO. 26 сентября 2018 . Проверено 14 марта 2021 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Афина Рентгеновская обсерватория: Пользователи Портал поддержки
  • Афина на веб-сайте ESA Cosmic Vision
  • Видео с предложением миссии Афины на YouTube
  • Веб-сайт Athena Wide Field Imager
  • Веб -сайт рентгеновского интегрального полевого устройства Athena
  • X-IFU, раскрывающий секреты горячей и энергичной Вселенной, видео на YouTube
  • Зеркальное видео с силиконовой оптикой пор
  • Силиконовая оптика для зеркальной анимации