IXPE, el telescopio espacial de polarimetría de rayos X de la NASA, ya está en su órbita desde el jueves 9 de diciembre y ha enviado los primeros datos a los centros de control y empezará a brindar servicios a la humanidad en enero de 2022. Este telescopio espacial permitirá a los científicos contrastar los datos de otros observatorios de rayos X como el gran telescopio Chandra, completando las imágenes e información de los objetos más extremos y enigmáticos del universo, como los agujeros negros, las estrellas de neutrones, o los restos de supernovas, entre otros.

El primer satélite de la NASA dedicado a medir la polarización de rayos X fue lanzado por la compañía de vuelos espaciales SpaceX el jueves 9 de diciembre de 2021 a las 06:00 UTC, en un Falcon 9 Block 5 desde la rampa 39A del Centro Espacial Kennedy (KSC) de Florida. Luego de completar su quinta misión, la primera etapa B1061 aterrizó con éxito en la barcaza ASDS Just Read The Instructions, a unos 650 kilómetros de la costa de Florida. Este ha sido el 28º lanzamiento del Falcon 9 en 2021, una cifra que lo convierte en el vector que más misiones ha realizado este año.

Los beneficios que nos brindará IXPE

El satélite, o digo mejor, telescopio, ayudará a mapear la polarización de algunos de los objetos más energéticos del universo, como los restos de enormes estrellas que explotaron en supernovas, los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, incluido Sagitario A * en el centro de la Vía Láctea, restos de estrellas de neutrones, poderosos chorros de partículas que salen de los agujeros negros cuando se alimentan, que son los densos restos de objetos cósmicos que alguna vez fueron estrellas, entre otros.

El Dr. Martin Weisskopf, investigador principal de la misión IXPE, dijo que el lanzamiento de IXPE representa un paso adelante, audaz y único para la astronomía de rayos X.

Usando cuerpo satelital pesa un total de ~ 325 kg y en el espacio la nave espacial mide 1,1 metros de diámetro y 5,2 metros de altura, La matriz solar que le provee energía es de 2,7 metros completamente desplegada. La órbita inicial del IXPE es prácticamente ecuatorial, con tan solo 0,2º de inclinación, y 590 x 600 kilómetros de altura.

La polarización de rayos X es un proceso en el que las trayectorias de los electrones que se mueven cerca de la velocidad de la luz son direccionados por un campo magnético, como resultado de lo cual los electrones comienzan a girar en espiral y emiten fotones en el proceso, cuyo campo electromagnético vibra en una dirección, o se polariza.

IXPE, que es una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana, explorará algunos de los objetos más extremos y misteriosos del universo y estudiará los rayos X emitidos por ellos de una manera nueva, dijo la NASA en su sitio web. La agencia espacial estadounidense seleccionó a IXPE como misión Small Explorer en 2017.

¿Cómo funcionará IXPE?

IXPE, es más conocido como los nuevos ‘Ojos de rayos X en el Universo’ de la NASA, y ayudará a los científicos a desentrañar los misterios del cosmos mediante el estudio de diferentes longitudes de onda y propiedades de la luz. 

Los rayos X provienen de los lugares más calientes del Universo, como las regiones donde ocurren explosiones de alta energía y colisiones violentas, o donde hay fuertes campos magnéticos. IXPE puede rastrear nubes de gas que han adquirido millones de grados y descifrar los poderosos chorros de partículas lanzados por agujeros negros que tragan materia. El telescopio medirá la orientación de los rayos X de algunos de los objetos más brillantes del universo, que consisten en campos eléctricos y magnéticos que interactúan entre sí. Los rayos X solo pueden recolectarse con telescopios en el espacio porque la atmósfera de la Tierra impide que los rayos X cósmicos lleguen a la superficie de nuestro planeta.

Por lo general, las ondas se mueven desplegando máximos y mínimos en direcciones aleatorias, pero la luz polarizada está más organizada, con las ondas del campo magnético y eléctrico vibrando en la misma dirección. En el espacio, la luz se polariza dependiendo de dónde proviene y por donde pasa. Midiendo la cantidad y la dirección de polarización de los rayos X, IXPE dará a los científicos pistas sobre las formas, estructuras y comportamiento de todo tipo de objetos celestes que emiten rayos X brillantes, y la física de cómo surgieron esos rayos X.

La luz de una bombilla convencional, por ejemplo, emite campos eléctricos que vibran en todas direcciones. Si la luz es dispersada o reflejada por partículas o superficies, la luz puede polarizarse, con las vibraciones alineadas en una sola dirección.

Instrumentos a bordo del IXPE

El observatorio IXPE tiene tres telescopios idénticos de última generación con tres partes principales. Estos son: espejos, detectores y un mástil extensible. Cada conjunto de espejos contiene 24 espejos anidados con forma de cilindro que recogen y enfocan los rayos X. Ubicados en el punto focal de los espejos, los detectores sensibles a la polarización son el secreto detrás de la visión de rayos X única de IXPE. Los detectores tomarán una fotografía de los rayos X entrantes y medirán las cuatro propiedades de los rayos, que son: tiempo de llegada, dirección, energía y polarización de la luz.

Los telescopios tendrán una sensibilidad en el rango de 2-8 keV, un campo de visión de 11 minutos de arco y una resolución angular de ≤ 30 segundos de arco. Los detectores de IXPE serán dos órdenes de magnitud más sensibles que los de la misión Orbiting Solar Observatory (OSO) -8.

En el transcurso de su misión principal de dos años, IXPE observará más de 50 objetos brillantes. Estas observaciones ayudarán a los científicos a abordar acertijos de larga data, como probar modelos informáticos sobre púlsares y los detalles sobre cómo funciona la teoría de la relatividad general de Einstein.

Las mediciones de polarización de IXPE también ayudarán a comprender la física que explica fenómenos tales como el giro de un agujero negro, qué impulsa el brillo misterioso de los púlsares que son estrellas muertas giratorias tan densas que una cucharada de estas pesaría tanto como una montaña en la Tierra, y que tan válidas son las leyes fundamentales de la física en distintos extremos del Universo.