XMM-نيوتن

نموذج لتلسكوب الفضاءXMM-Newton في مركز المتابعة دارمشتات ، بألمانيا

مقراب إكس إم إم نيوتن الفضائي أومختصرا إكس إم إم نيوتن (بالإنجليزية :XMM Newton ) هوتلسكوب خاص أوفدته الوكالة الأوروبية لأبحاث الفضاء (إيسا) لرصد الكون في نطاق الأشعة السينية (الأشعة السينية لا ترى بالعين ، ولكن بعض النجوم تصدرها ، كما تصدر بشدة أثناء انفجار مستعرات عظمى) . أطلق التلسكوب يومعشرة ديسمبر 1999 على متن صاروخ حامل من نوع أريانخمسة من مركز أبحاث الفضاء ، كوروالموجود بـ غويانا الفرنسية . من المفترض حتى يعمل التلسكوب حتى عام 2014 . الاسم XMM Newton هواختصار للأسم بالإنجليزية X-ray Multi-Mirror .

أهم وظيفة لهذا التلسكوب الفضائي هودراسة العمليات ذات الطاقة العالية في الكون . من ضمنها سقوط مادة على ثقب أسود ، وكذلك "مولد" نجم أو"موته" (انظر مستعر أعظم) ، أواصتدام نجمين أومجرتين.

تشغيله

حمل الصاروخ الحامل التلسكوب البالغ وزنه 8و3 طن إلى مدار حول الأرض ليس دائريا تماما ولكن المدار في شكل بتر ناقص (أيقد يكون أحيانا قريبا من الارض وأحيانا أخرى بعيدا عنها أثناء دورته) . يميل المدار عن خط الأستواء بمقدار 38,7° على ازدياد بين 850–114.000 كيلومتر . ثم شغل المحرك الصاروخي الموجود على التلسكوب لكي يحمل أقرب نقطة للمدار للأرض إلى ازدياد 7000 كيلومتر. يستغرق المقراب في دوته حول الأرض نحو48 ساعة ، وهووقت طويل يتيح له فرصة رصد الأجرام المتغيرة ، كما يبقى المقراب بعيدا عن الحزام المغناطيسي للأرض الذي قد يشوشر على القياسات لمدد طويلة .

يقوم المركز الأوروبي للمتابعة الفضائية ESOC الموجود في دارمشتات بألمانيا بمتابعة المقراب وعمله . يساعده في ذلك عدة هوائيات موزعة حول الأرض موجودة في "برت" بأستراليا و"كورو" (الفرنسية) وسنتياجودي تشيلي في تشيلي بأمريكا الجنوبية . تجمع البيانات التي يجمعها التلسكوب في "مركز العمليات الفهمية إكس إم إم نيوتن" في مدينة "فيلافرانكا " بـ إسبانيا وتحضر وتوزع على المعاهد الفهمية المشهجرة لتحليلها ودراستها .

وكانت أبرز القياسات التي قام بها المقراب الفضائي إكس إم إم نيوتن في عام 2005 ,وعام 2007 وعام 2009 . ثم مدت فترة بعثته في نوفمبر 2010 حتى نهاية 2014 .

التلسكوب

لكي يقوم التلسكوب بتكوين صور لأشعة إكس القادمة من أحد الأجرام السماوية فهي لا بد وان تنعكس بزوايا صغيرة على أسطح مرايا مقعرة خاصة . وقد صمم التلسكوب لعكس أشعة إكس الساقطة عليه بزاوية 30 دقيقة قوسية بالنسبة لأسطح المرايا . تلك الزاوية مناسبة لأشعة إكس ذات الطاقة 2 كيلوإلكترون فولط ( أي نحوستة انجستروم). وتنعكس أشعة إكس ذات طاقات أصغر من ذلك أوأكبر جزئيا فقط ويمكن منها تكوين صورة ؛ أما إذا كانت أشعة اكس أقوى من ذلك فهي لا تنعكس على المرايا ، فلا تتجمع ولا تكوّن صورة . تبلغ مساحة الالمرايا الفعالة في التلسكوب 6000 سنتيمتر مربع للاشعة ذات طاقة 2 كيلوإلكترون فولط ، بينما تبلغ المساحة الفعالة 3000 سنتيمتر مربع لاشعة إكس ذاتسبعة كيلوإلكترون فولط . يمكن للتلسكوب دراسة الأشعة التي تبلغ طاقتها بين 0,3 keV وعشرة كيلوإلكترون فولط. التلسكوب مبني بكيفية تلسكوب ولتر.

توضيح كيفية تلسكوب ولتر 1 :
1 : المرايا معدنية رقيقة في شكل البتر المكافي ، - 2 : مرايا في شكل البتر الزائد لأشعة إكس ثلاثة الساقطة - 4 : نقطة البؤرة.

للحصول على صورة للأشعة السينية وتجميع عدد كبير من الفوتونات يتكون التلسكوب (وهومن نوع تلسكوب ولتر من 58 من المريا المعدنية الاسطوانية المتداخلة ، تبلغ أقطارها بين 70 سنتيمتر إلى 30 سنتيمتر داخل بعضها البعض ، ويبلغ طول جميع منها 60 سنتيمتر . ويبلغ سمك المرآة 47و0 مليمتر ، وتبلغ المسافة بين المرايا المتداخلة 07و1 مليمتر .

تلسكوب ولتر لأشعة إكس مماثل لتلسكوب إكس إم إم نيوتن .

المرايا العاكسة لأشعة إكس مصنوعة من سبيكة من الحديد والنيكل مصقولة ، وهي عناصر ثقيلة ولكنها هي الصالحة لعكس أشعة إكس وتجميعها في بؤرة لتكوين صورة للجرم السماوي المصدر لتلك الأشعة . يبلغ البعد البؤري لنظام المرايا المعدنية 5و7 متر ، وتبلغ فتحة المريا الأمامية بقطر 70 سنتيمتر . يمثل وزن نظام المريا الحديدية هذا الحد الأقصي لحمولة الصاروخ أريان 5..

التلسكوب والأجهزة الفهمية

قامت مجموعة من الشركات الأوروبية تحت إشراف الشركة الألمانية لأبحاث الطيران والفضاء DASA ببناء المقراب الفضائي. وكان إكس إم إم نيوتن في ذلك الوقت هوأثقل مقراب فضائي تبنيه أوروبا وتقوم بنفسها بإرساله إلى الفضاء . ولكن فيما بعد ضربت المجموعة الأوروبية هذا الرقم في عام 2002 بإرسال قمر صناعي أكبر ويحمل تلسكوبا آخرا "إنتجرال" بغرض تكملة قياسات إكس إم إم نيوتن ، فهويقوم أيضا بقياس أشعة إكس.

يحمل إكس إم لإم نيوتن ثلاثة تلسكوبات متوازية لقياس أشعة إكس ، مبنية على نظام تلسكوب ولتر 1 ، وتقوم الثلاثة تلسكوبات بقياس نفس المكان جماعة . وبغرض توسيع مساحة تلقي الأشعة الساقطة يتكون جميع مقراب من 58 مرآة معدنية متداخلة في بعضها البعض عالية الدقة (بصلية الشكل). يبلغ البعد البؤري للتيسكوب 5و7 متر ، ويبلغ قطر الطاسة الكبيرة 70 سنتيمتر . بالمقارنة ب تلسكوب شاندرا الفضائي للأشعة السينية الذي أوفدته ناسا فيتميز إكس إم إم نيوتن بمساحة تجميع للأشعة أكبر وبصفة خاصة للأشعة السينية عالية الطاقة التي تبلغ طاقتهاسبعة كيلوإلكترون فولط، إلا حتى أصغر نقطة يستطيع قياسها يبلغ عرضهاخمسة ثانية قوسية .

يحمل تلسكوب إكس إم إم نيوتن ثلاثة أنواع من الأجهزة للقياس:

ثلاثة كاميرات لتصوير الفوتونات EPIC أوروبية الصنع ، أشرفت على بنائها بريطانيا وصنعت في إيطاليا وفرنسا وألمانيا وفي المملكة المتحدة . وتوجد خلف جميع من الثاثة تلسكوبات أحد تلك الكاميرات . أحد تلك الكاميرات تستخدم مجسات سي سي دي ، صنعت في معمل أشباه الموصلات التلبع ل معهد ماكس بلانك لفيزياء خارج الأرض MPI وتقوم كاميرا EPIC بتصوير أشعة إكس في حيز 0,1-15 كيلوإلكترون فولط ، وتسمح بتسجيل تغيرات الأشعة بدقة زمنية عالية ، فهي تسجل موعد استقبال الفوتون . وتهتمد دقة قياسها لطاقة الفوتونات (الأشعة) على قدرة التباين للطاقة لمجس السي سي دي التي تقدر بنحو1/20 إلى 1/50 من طاقة الفوتون ، وهي لا تعتبر تعمل بتباين عالي ولكنها كافية .
اثنان من مطياف محزز الحديود RGS صنعتا في هولندا والولايات المتحدة . ومع استخدام مطياف إضافي يمكن بواسطتهم رصد وفحص مصادر للأشعة القوية بتباين عالي للطاقة (1/200 إلى 1/800 من طاقة افوتون ) في نطاق الطاقة 0,35-2.5 كيلوإلكترون فولط.
"مقياس ضوئي للضبط " تعبير عن تلسكوب ذومرآة مقعرة قطر 30 سمتيمتر ، موازيا في اتجاهة للثلاثة تلسكوبات التي تقيس أشعة إكس . وهويسمح بإجراء عمليات الرصد للمجموعة لمشاهدات أشعة إكس وكذلك في الجزء الفوق بنفسجي للأشعة المرئية . وقد قامت بريطانيا ببنائه .

النتائج

خلال الستة سنوات الأولى من عمر تلسكوب نيوتن الفضائي حقق نتائجا جديدة في مجال فيزياء النجوم ، ومن ضمنها :

تحليل مطيافي مشروح ل الهالة الشمسية ولنجوم أخرى غير الشمس ،
دراسة الغازات الساخنة في تجمعات المجرات . وقد بينت تلك القياسات عدم وجود ما كان يسمى "انتشار التبريد" ، حيث كان الفهماء يعتقدون في حدوث تبريد سريع للغازات الساخنة بين المجرات ،
قام مقراب إكس إم إم نيوتن الفضائي بقياس وتسجيل أدق قياسات لأشعة أكس الآتية من أنحاء الكون ، كما رصد تطور أنوية مجرات نشطة في فترة نشأة الكون .

(لرؤية صور حصل عليها مقراب نيوتن إكس إم إم انظر "كومنز" أسفله).

المراجع

↑ المؤلف: جوناثان ماكدويل — الناشر: جامعة الفضاء الدولية
^ XMM-NEWTON@sci.esa.int, abgerufen am 27. Juni 2011 نسخة محفوظة 19 مايو2019 على مسقط واي باك مشين.
^ XMM-Newton Mission Extension Approved. ESA, 2005-12-06. Retrieved on 2012-04-18. (en)
^ XMM-Newton Mission Extension Approved. ESA, 2007-11-15. Retrieved on 2012-04-18. (en)
^ Mission extensions approved for science missions. ESA, 2009-10-07. Retrieved on 2012-04-18. (en)
^ Europe maintains its presence on the final frontier. ESA, 2010-11-22. Retrieved on 2012-04-18. (en)
^ (بالإنجليزية) B. Aschenbach نطقب:Et al., « Imaging performance of the XMM-Newton X-ray telecopes », في Proc. SPIE, SPIE, النص الكامل, lien DOI]
^ MPI Halbleiterlabor نسخة محفوظة 06 يوليو2017 على مسقط واي باك مشين.
^ Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik نسخة محفوظة 12 مايو2017 على مسقط واي باك مشين.
^ Firma KETEK نسخة محفوظةعشرة يناير 2016 على مسقط واي باك مشين.