Na de lancering op 7 september 2023 doorloopt röntgenstelescoop XRISM verschillende testen om te controleren of alle onderdelen de hevige trillingen goed hebben doorstaan. Alle detectorelementen van het Resolve-instrument, waar SRON aan heeft meegewerkt, hebben nu röntgenstraling van de kalibratiebron opgepikt. Ze halen een energieresolutie van beter dan 5 eV.
XRISM röntgentelescoop. Credit: JAXA
Zoals bij elke lancering gebruikelijk is, onderging XRISM op 7 september de ultieme trillingstest door aan boord van een Japanse H-IIA raket de ruimte in te schieten. En evenzo gebruikelijk is de serie metingen die de telescoop in de weken erna ondergaat. In de week van 16 oktober was het Resolve-instrument aan de beurt om haar detector te testen. Nadat de temperatuur was teruggebracht tot 0,05 Kelvin—of -273,10 °C—slaagden alle 36 pixels erin om röntgenstraling van de kalibratiebron te detecteren. Ze produceren een uniforme grafiek met een resolutie die beter is dan 5 eV bij een energie rond de 5,9 keV.
SRON heeft samen met de Universiteit van Genève het filterwiel inclusief kalibratiebron ontwikkeld voor de Resolve spectrometer. Daarmee gaan astronomen de spectra ontrafelen van hoogenergetische processen in het heelal, zoals supernovae en superzware zwarte gaten die krachtige jets uitstralen. Resolve bepaalt de energie van röntgenstraling zo nauwkeurig (5-7 eV op 0.3-12 keV) dat astronomen met ongekende nauwkeurigheid de condities in de jets kunnen berekenen, zoals snelheden van materie die daarbij wordt uitgestoten. Ze krijgen ook een uniek inzicht in de stroom van gassen door sterrenstelsels heen, tussen sterrenstelsels in, en weer terug. Het gas tussen sterrelstelsels in, binnen clusters van sterrenstelsels, is zo heet dat het voornamelijk röntgenstraling uitzendt.
De test die nu succesvol is doorlopen is uitgevoerd met een licht-radioactieve ijzer-55 bron binnen het filterwiel. Ook tijdens de reguliere sterrenkundige observaties wordt deze bron gebruikt ter kalibratie. IJzer-55 zendt een bekend röntgenspectrum uit dat dient als referentiepunt. Het filterwiel draait binnen Resolve ook verschillende filters voor de camera, zodat astronomen de helderheid en golflengte van de kosmische röntgenstraling naar wens kunnen wegfilteren. Zo zullen ze het Molybdeen grijsfilter gebruiken als een ster of zwart gat meer röntgenstraling afgeeft dan de detector kan uitlezen en kiezen ze het Berillium- of Polyimide-aluminium-filter om bepaalde golflengtes te blokkeren.
Filterwiel voor het Resolve instrument met in elke ring een filter. In één ring zit de ijzer-55 kalibratiebron die is gebruikt voor het testen van de detector. Ontwikkeld en gemaakt door SRON en de Universiteit van Genève.
Resolve instrument XRISM tested after launch: all lights are green
After lift-off on September 7th 2023, the X-ray space telescope XRISM goes through various tests to check whether all parts have survived the launch. All detector elements of the Resolve instrument, which SRON has contributed to, have now picked up X-rays from the calibration source. They achieve an energy resolution better than 5 eV.
As with any launch, XRISM underwent the ultimate vibration test on September 7th by blasting into space aboard a Japanese H-IIA rocket. And as is customary after any launch, the telescope undergoes a series of measurements in the following weeks. In the week of October 16th, it was the Resolve instrument’s turn to test its detector. After the temperature was reduced to 0.05 Kelvin—or -273.10 °C—all 36 pixels managed to detect X-rays from the calibration source. They produce a uniform graph with a resolution better than 5 eV at an energy around 5.9 keV.
SRON Netherlands Institute for Space Research, together with the University of Geneva, has developed the filter wheel including calibration source for the Resolve spectrometer. Astronomers will use Resolve to unravel the spectra of high-energy processes in the universe, such as supernovae and supermassive black holes that emit powerful jets. Resolve determines the energy of X-rays so accurately (5-7 eV at 0.3-12 keV) that astronomers can calculate the conditions in the jets with unprecedented accuracy, such as the velocities of ejected matter. They also gain a unique insight into the flow of gases throughout galaxies, in between galaxies, and back again. The gas between galaxies, within galaxy clusters, is so hot that it mainly emits X-rays.
The now successfully completed test was carried out with a slightly radioactive iron-55 source within the filter wheel. This source is also used for calibration during regular astronomical observations. Iron-55 emits a known X-ray spectrum to serve as a reference point. The filter wheel also puts various filters in front of Resolve’s camera, so astronomers can filter out the brightness and wavelength of the cosmic X-rays as desired. For example, they will use the Molybdenum gray filter if a star or black hole emits more X-rays than the detector can readout, and they will choose the Beryllium or Polyimide aluminum filter to block certain wavelengths.
