我們的眼睛看不到宇宙中大部分熾熱氣體發出的X 射線，它可以揭示許多宇宙奧秘。日本宇宙航空研究開發機構的X 射線成像和光譜任務（XRISM）對這種氣體的”第一道曙光”觀測現在已經完成。它們表明，該任務將在揭示宇宙演化和時空結構方面發揮重要作用。

XRISM的首批測試影像顯示了一個星系團和一顆超新星殘骸–一顆大質量恆星爆炸後留下的外殼。此外，XRISM 還測量了從超新星遺跡射入的X 射線的能量，以揭示其中所含的化學元素。這些觀測結果顯示了XRISM的兩台科學儀器的非凡能力。它們是在任務的”調試階段”進行的–工程師們在這一階段進行所有必要的測試和檢查，以確保航天器盡可能地工作正常。宇宙的X 光影像很特別。它們看起來與我們習慣看到的可見光和紅外線影像（如詹姆斯-韋伯太空望遠鏡和哈伯太空望遠鏡拍攝的影像）截然不同。由於X 射線是在最熱、最劇烈的事件中發出的一種非常高能量的光，因此它們還能傳遞有關宇宙最劇烈現象的獨特訊息。XRISM 是日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）和美國國家航空暨太空總署（NASA）之間的一項合作，歐空局也有大量參與。作為提供硬體和科學建議的回報，歐空局獲得了XRISM可用觀測時間的8%。歐空局科學部主任卡羅爾-蒙代爾（Carole Mundell）說：「儘管XRISM尚未完全校準，但它已經進行瞭如此精彩的科學觀測，這實在令人激動。這表明這項任務為我們的科學界在研究宇宙中能量最大的現象方面提供了突破性發現的潛力。我祝賀日本宇宙航空研究開發機構、歐洲太空總署和美國國家航空暨太空總署的工程團隊達到了這一重要的里程碑」。XRISM 星系群Abell 2319XRISM 的Xtend 儀器用X 射線捕捉到了星系團Abell 2319，這裡用紫色顯示。背景是以可見光顯示該區域的地面影像。圖片來源：JAXA/NASA/XRISM Xtend；背景：DSS這張開創性的圖像是附近一個名為Abell 2319 的星系團的廣角視圖。在紫色部分，我們看到了來自百萬度氣體的X 射線光，這些氣體滲透到星系團中的星系之間。觀測這些氣體有助於天文學家測量星系團的總質量，揭示宇宙誕生和演化的資訊。XRISM對星系團的觀測也將讓人們深入了解宇宙是如何產生和分佈我們今天在地球上發現的化學元素的。星系團中的高溫氣體是數十億年來恆星誕生和死亡的殘餘物。透過研究氣體發出的X 射線，XRISM 將發現氣體中含有哪些”金屬”（比氫和氦重的元素），並繪製出宇宙是如何富含這些元素的。Abell 2319 的這張影像是用XRISM 的Xtend 儀器拍攝的，該儀器使用CCD 相機拍攝擴展的X 射線發射天體及其周圍環境的影像。Xtend 的獨特功能可以一次捕捉到整個星團，這使我們對宇宙大尺度結構的認識向前邁進了一大步。了解更多。XRISM 的”決心”儀器捕獲了大麥哲倫星雲中超新星殘餘物N132D 的數據，為該天體繪製了有史以來最詳細的X 射線光譜。光譜顯示了與矽、硫、氬、鈣和鐵有關的峰值。右側插圖是XRISM 的Xtend 儀器拍攝的N132D 影像。資料來源：JAXA/NASA/XRISM Resolve 和Xtend這張色彩繽紛的照片顯示了一顆大質量恆星在附近的大麥哲倫雲中爆炸的殘骸。不同的顏色表示不同能量的X 射線光，紅色能量最低，藍色能量最高。XRISM利用其”決心”（Resolve）儀器，可以對Xtend拍攝到的超新星殘骸圖像（右上角）進行補充，以獲得N132D中存在的化學元素的超清晰圖像。這樣，科學家就可以計算出每種元素在超新星殘骸中的具體位置。XRISM 可以透過測量每種元素發出的X 射線光的特定能量來識別它們。上圖顯示了以前無法區分的獨立峰值；這為深入了解宇宙中元素的形成和分佈奠定了基礎，而這些元素構成了恆星、行星和生命本身的基礎。”決心”的獨特設計也使我們能夠比以往任何時候都更詳細地探索這個超新星殘餘物中發射X射線的熱氣體的溫度、密度和運動。這將揭示殘餘物與其周圍環境的確切互動方式，以及最初產生殘餘物的爆炸性質。日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的X 射線成像和光譜學任務（XRISM）於日本時間2023 年9 月7 日08:42 / 北京時間00:42 / 美國中部時間01:42 從日本種子島航天中心搭乘H-IIA 火箭升空。它的成功發射標誌著一項雄心勃勃的任務的開始，這項任務旨在探索星系團的生長、宇宙的化學組成以及時空的極端。圖片來源：JAXA自發射以來，JAXA 都在做什麼？XRISM於9月6日發射升空。從那時起，JAXA 的工程師和科學家就一直在努力工作，讓這台望遠鏡為科學研究做好準備。這包括開啟和測試XRISM 的兩個儀器：Xtend 和Resolve。航天器目前狀況良好。對機載系統，如控制電源、太空船方向和與地球通訊的系統進行的檢查證實，這些系統都能按計畫運作。歐空局提供的硬體在試運行階段初期進行了測試，所有硬體均按預期運行。Xtend 儀器工作出色。決心”儀器也運作良好。其能量分辨率–關鍵的科學性能指標–甚至超過了要求。然而，工程師們還未能打開覆蓋探測器的過濾器，該過濾器的設計目的是在發射前和發射過程中保護探測器。目前正在努力解決這個問題，但XRISM 團隊已經決定，計劃中的科學觀測應假定過濾器將保持原位。N132D 能譜表明，突破性的科學研究仍然可以實現。XRISM 將以前所未有的集光能力和能量分辨率（區分不同能量的X 射線的能力）組合來研究宇宙的X 射線光。這項任務將為星系團的動力學、宇宙的化學組成和圍繞吸積超大質量黑洞（活動星系核或AGN）的物質流等許多主題提供一幅圖景。圖片來源：歐空局下一步是什麼？航天器調試階段將於1 月底結束。2 月，日本宇宙航空研究開發機構將開始校準儀器並展示其能力。作為向全世界科學家開放的公共觀測計劃的一部分，分配給歐空局的觀測時間將使歐洲科學家能夠抓住”決心”號前所未有的高分辨率光譜能力所帶來的非凡科學機會。已經邀請科學家提交他們希望從2024年8月開始進行觀測的建議。截止日期是2024年4月4日。透過將大型X 射線望遠鏡與最先進的科學儀器結合，雅典娜望遠鏡將解決天文物理學中的關鍵問題，例如：普通物質是如何以及為何聚集成天體的？普通物質如何以及為什麼會組合成我們今天看到的結構（星系、星系群和星系團） 圖片來源：歐空局歐空局XRISM計畫科學家Matteo Guainazzi說：「這些第一張光線影像表明，XRISM正在實現它的承諾，即開創宇宙熱氣體高解析度成像光譜學的新紀元。熱烈鼓勵歐空局成員國的科學家們把握XRISM 提供的獨特機會，提交使用這台宏偉望遠鏡進行觀測的建議。”利用XRISM進行的觀測將補充歐空局XMM-牛頓X射線望遠鏡的觀測，並將為歐空局未來的大型飛行任務”新雅典娜”（NewAthena）的觀測計劃奠定良好的基礎。後者的設計目標是大幅超越現有光譜和巡天X 射線天文台的科學性能。編譯來源：ScitechDaily