아인슈타인 탐지기는 중국과학원, 유럽우주국, MPE가 공동으로 개발했으며 2024년 발사될 예정이다. 이 임무에는 차세대 고감도, 광시야 X선 장비가 탑재된다. 하늘을 조사하고 중성자별이나 블랙홀과 같은 신비한 천체에서 나오는 강력한 X선 광선을 찾아냅니다. 아인슈타인 탐사선은 중국 과학 아카데미가 유럽 우주국(ESA) 및 독일 막스 플랑크 외계 물리학 연구소(MPE)와 협력하여 주도했습니다.

아인슈타인 탐지기에 대한 예술가의 인상. 아인슈타인 탐지기는 2024년 1월 발사될 예정이다. 그 목적은 중성자별, 하늘의 블랙홀 등 천체에서 방출되는 X선을 탐지하는 것이다. 출처: 중국과학원

ESA는 임무 개발 및 과학적 목표 정의에 대한 대가로 아인슈타인 탐사선의 관측으로 생성된 데이터의 10%를 받게 됩니다.

ESA의 아인슈타인 탐사선 프로젝트 과학자인 Erik Kuulkers는 "아인슈타인 탐사선의 혁신적인 설계 덕분에 하늘의 넓은 영역을 한 눈에 모니터링할 수 있습니다. 이러한 방식으로 우리는 오랜 기간 동안 알려진 물체의 X선 동작을 연구하면서 많은 새로운 소스를 발견할 수 있습니다."라고 말했습니다. "우주는 고에너지 과정을 연구하기 위한 유일한 실험실입니다. 아인슈타인 탐사선과 같은 임무는 이러한 과정에 대한 이해를 높이고 고에너지 물리학의 기본 측면에 대한 이해를 높이는 데 매우 중요합니다."

아인슈타인 탐지기는 엑스레이를 사용하여 우주를 연구합니다. 고감도와 매우 넓은 시야각을 갖춘 차세대 X선 장비를 갖춘 이 임무는 중성자별, 블랙홀과 같은 신비한 물체에서 강력한 X선 빛 폭발이 있는지 하늘을 조사합니다. 출처: ESA

밤에 우리 하늘을 장식하고 별자리를 확실히 표시하는 별들과는 달리, 대부분의 X선을 밝게 하는 우주 물체는 매우 가변적입니다. 그것들은 지속적으로 밝아지고 어두워지며, 많은 경우 잠깐 나타났다가 오랜 시간 동안 사라지거나(이러한 물체를 일시적인 물체라고 함) 영원히 사라지기도 합니다.

격동적인 우주 사건으로 인해 천문학적 소스에서 나오는 X선 빛은 예측하기가 매우 어렵습니다. 그러나 여기에는 우주에서 가장 신비로운 물체와 현상에 대한 기본적인 정보가 포함되어 있습니다. X선은 중성자별, 초신성 폭발, 블랙홀이나 초고밀도별로 떨어지는 물질, 이상하고 신비한 물체를 둘러싸고 있는 뜨거운 물질 원반에서 방출되는 고에너지 입자 사이의 충돌과 관련이 있습니다.

Einstein Detector는 새로운 소스를 발견하고 하늘을 가득 채우는 X선 물체의 변동성을 모니터링함으로써 이러한 우주 사건에 대한 우리의 이해를 향상시킬 것입니다.

새로운 X선 소스를 정기적으로 발견하는 능력은 중력파의 기원에 대한 이해를 높이는 데 매우 중요합니다. 두 개의 중성자별이나 블랙홀과 같은 두 개의 초밀도 질량 물체가 충돌하면 시공간 구조에 파동이 생성되어 우주 거리를 가로질러 우리에게 도달합니다. 현재 지구상의 일부 탐지기는 이러한 신호를 기록할 수 있지만 소스를 찾을 수 없는 경우가 많습니다. 만약 중성자별이 포함된다면, 이 "우주 충돌"은 스펙트럼, 특히 X선을 가로질러 파급되는 엄청난 에너지 폭발을 동반할 것입니다. 아인슈타인 탐지기를 사용하면 과학자들은 이러한 짧은 사건을 시간에 맞춰 연구할 수 있어 지구에서 관찰되는 많은 중력파 펄스의 기원을 파악하는 데 도움이 됩니다.

2023년 11월 사진에서 중국과학원(CAS) 엔지니어 팀이 중국 남서부 시창의 위성 발사 센터에서 아인슈타인 탐사선 건설을 완료하고 있습니다. 이 단계 후에는 서비스 모듈 구조의 반대쪽 두 면에 태양광 패널이 설치되었습니다. 완성된 아인슈타인 탐지기는 폭 약 3m, 높이 3.4m, 무게 약 1,450kg이다. 이미지 출처: 중국과학원

우주의 랍스터 눈

모든 과학적 목표를 달성하기 위해 Einstein 탐지기에는 하늘의 넓은 영역을 관찰할 수 있는 차세대 고감도 장비인 WXT(Wide-field X-ray Telescope) 및 FXT(Follow-on X-ray Telescope)가 장착되어 있습니다.

WXT는 랍스터 눈을 모방한 광학 모듈식 설계를 특징으로 하며 혁신적인 마이크로홀 광학 기술을 사용합니다. 이를 통해 장비는 3,600제곱도(천구의 거의 10분의 1)를 한 번에 관찰할 수 있습니다. 이 독특한 기능 덕분에 아인슈타인 탐사선은 지구 주위의 3개 궤도(각 궤도마다 96분 소요)에서 밤하늘 거의 전체를 모니터링할 수 있습니다.

이 이미지는 랍스터 눈의 현미경 모습을 보여줍니다. 랍스터의 눈은 중심을 향해 빛을 반사하는 구 모양으로 배열된 평행하고 미세한 사각형 구멍으로 구성되어 있습니다. 천문학자들은 랍스터의 눈에서 영감을 받아 유사한 광학 원리를 사용하여 망원경을 개발하기 시작했습니다. 이 망원경은 사각 튜브를 사용하여 빛을 탐지기로 향하게 합니다. Einstein 탐지기 및 SMILE과 같은 새로운 망원경은 이 광학 기술을 사용합니다. 출처 : J.

WXT가 발견한 새로운 X선 소스나 기타 흥미로운 사건은 더욱 민감한 FXT가 관찰하고 자세히 연구할 것입니다. 또한 우주선은 경고 신호를 지상으로 전송하여 라디오에서 감마선에 이르기까지 다른 파장의 지구와 우주 공간의 망원경을 작동시킵니다. 그들은 신속하게 새로운 소스를 가리키고 귀중한 다중 파장 데이터를 수집하여 사건을 더 깊이 연구할 것입니다.

ESA는 아인슈타인 탐사선을 위한 과학 장비를 개발하는 데 중요한 역할을 했습니다. X선 검출기 및 WXT 광학 시스템의 테스트 및 교정을 지원합니다. ESA는 MPE 및 MediaLario(이탈리아)와 협력하여 FXT의 두 망원경 중 하나에 대한 미러 어셈블리를 개발했습니다.

2023년 5월에 촬영된 이 사진에서 중국과학원 고에너지 물리학 연구소 엔지니어 팀은 아인슈타인 탐지기 임무를 위한 후속 X선 망원경(FXT)의 건설을 완료하고 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 FXT는 두 개의 X선 망원경으로 구성됩니다. 각 장치의 광학 시스템은 원래 ESA의 XMM-Newton용으로 개발된 기술을 기반으로 한 미러 구성 요소와 함께 고전적인 Wolter-I 디자인을 사용합니다. 출처: 중국과학원

FXT 미러 어셈블리는 ESA의 XMM-Newton 임무와 eROSITAX 광선 망원경의 설계 및 기술을 기반으로 합니다. MPE는 FXT의 또 다른 망원경에 미러 어셈블리를 제공하고 FXT 장치 두 대에 대한 탐지기 모듈을 개발했습니다. ESA는 또한 감지기(전자 전환기)에서 원치 않는 전자를 편향시키는 시스템도 제공합니다.

임무 전반에 걸쳐 ESA의 지상국은 우주선에서 데이터를 다운로드하는 데 도움을 줄 것입니다.

ESA는 고에너지 천문학을 발전시켜온 오랜 역사를 가지고 있습니다. 20년 넘게 XMM-Newton과 Integral은 X선과 감마선을 통해 우주를 주의 깊게 관찰해 왔으며 이 분야에서 큰 발전을 이루었습니다. ESA는 또한 2023년 여름에 발사될 미국 항공우주국(NASA)과 협력하여 일본 항공우주 탐사국(JAXA)이 주도하는 X선 이미징 및 분광학 임무(XRISM)에도 참여하고 있습니다.

"아인슈타인 탐지기의 기능은 개별 우주 소스에 대한 다른 임무의 심층 연구를 매우 보완합니다."라고 Eric은 말했습니다. X선 검출기는 현재 연구 중이며 지금까지 건설된 가장 큰 X선 관측소가 될 ESA의 New Athena 임무의 이상적인 전조이기도 합니다. "

컴파일된 소스: ScitechDaily