X-IFU

[dot]X-IFU (X-ray Integral Field Unit) jest jednym z dwóch instrumentów naukowych przeznaczonych do pracy na europejskim satelicie ATHENA (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics).

x-ifu logo[dot]Celem naukowym misji jest obserwacja Kosmosu w promieniach rentgenowskich. Dzięki takim obserwacjom uczeni potrafią ocenić temperaturę, gęstość oraz niejednokrotnie masę gorącej fazy w danym obszarze nieba. Udaje się wyznaczyć prędkość z jaką porusza się gorący gaz oraz jego radialną odległość od obserwatora. Te parametry fizyczne powiązane z czasem obserwacji dostarczają podstawowych informacji o morfologii i ewolucji obserwowanych obiektów, a co za tym idzie, związanej z nimi chłodniejszej, widzialnej części gazu. Dzięki misji ATHENA dowiemy się więcej o dynamice i rozkładzie materii we Wszechświecie, zrozumiemy jak rosną supermasywne czarne dziury i jak gorący gaz stabilizuje gromady galaktyk.

[dot]Teleskop ATHENA będzie wyposażony w najnowocześniejsze lustra rentgenowskie o bardzo dużym nachyleniu, tak aby fotony rentgenowskie ślizgały się po ich powierzchni. Po dwukrotnym bardzo precyzyjnym odbiciu pod małym kątem takie fotony udaje się skupić i odczytać ich energię, kierunek i czas nadejścia za pomocą odpowiednich detektorów. Jak nigdy wcześniej, lustra te będą wyposażone w mikroskopijne kanaliki, które podziałają jak kolimatory i dodatkowo zogniskują sygnał.

[dot]ATHENA będzie posiadała dwa wymiennie stosowane detektory, specjalnie przystosowane do pomiaru tak krótkich fal jakimi są promienie rentgenowskie. W zależności od potrzeb obserwacyjnych, detektory będą naprzemiennie umieszczane w polu ogniskującym teleskopu. Każdy z nich to taki odpowiednik matrycy CCD złożony z wielu miniaturowych pikseli, przy czym w przypadku promieniowania rentgenowskiego idealna detekcja następuje wtedy, gdy w każdy piksel wpada jeden foton. Większa ilość fotonów X w pojedynczym pikselu nie pozwala nam zmierzyć ich energii i taki pomiar jest automatycznie odrzucany.

[dot]X-IFU to bardzo nowatorski detektor, w którym pojedynczy piksel działa jak mikro-kalorymetr. Prosto rzecz ujmując, każdy piksel matrycy mierzy niesłychanie małą, rzędu mili kelwinów, różnicę temperatur wywołaną wysoko-energetycznym fotonem rentgenowskim, który w niego wpada. Takie urządzenie, przetestowane na Ziemi, nigdy jeszcze nie działało w przypadku satelitów rentgenowskich. Cały detektor musi być utrzymywany w bardzo niskiej temperaturze, co wymaga umiejscowienia go w specjalnym kriogenicznym termosie. Mikro-kalorymetr zapewni znakomitą rozdzielczość energetyczną ATHENY, pozwoli odczytać energię fotonu z dokładnością do 0.2 procenta. Niemniej będzie miał niezbyt duże pole widzenia - 5 x 5 arcmin.

[dot]X-IFU jest budowane przez międzynarodowe konsorcjum 13-tu krajów, kierowane przez Prof. Didier Barret z Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie w Tuluzie we Francji. Konsorcjum postawiło sobie ambitny cel: wyposażenia społeczności naukowej w rewolucyjny instrument do badania gorącego i energetycznego Wszechświata.

[dot]Polska strona z CBK uczestniczy w programie technicznym eksperymentu. Naukowcy z Francuskiej Agencji Kosmicznej powierzyli nam budowę system dystrybucji mocy PDU (Power Distribution Unit) pomiędzy poszczególnymi modułami instrumentu X-IFU. Całkowita moc dystrybuowana w instrumencie X-IFU wyniesie 3kW. Układ PDU, oprócz zwykłej dystrybucji mocy, musi również chronić inne podsystemy instrumentu przed zbyt dużym poborem prądu w przypadku awarii tych podsystemów. Będą do tego zastosowane układy LCL (Latch-Up Current Limiters).

uaktualniono 3 czerwca 2020