Het röntgenobservatorium dat op 600 kilometer hoogte om de aarde cirkelt, moet enkele van de nog resterende geheimen van Cassiopeia A blootleggen.

IXPE – of de Imaging X-Ray Polarimetry Explorer, zoals het observatorium voluit heet – werd in december 2021 gelanceerd. Nadat het observatorium zich in een baan om onze planeet had genesteld, waren er enkele maanden nodig om het in bedrijf te stellen. Maar onlangs was het dan eindelijk zover: het observatorium leverde de eerste echte opnames af. En op die opnames schittert Cassiopeia A: het restant van een ster die in de zeventiende eeuw ontplofte.

Spektakel
Het is een behoorlijk spectaculair plaatje geworden. Maar wat zien we hier nu precies? De explosie die eeuwen geleden plaatsvond, heeft schokgolven gecreëerd die er op hun beurt weer voor zorgden dat het omringende gas flink werd verhit en kosmische stralingsdeeltjes werden versneld. Het resultaat is een wolk die gloeit in röntgenlicht.

Chandra
Andere telescopen – waaronder bijvoorbeeld de röntgensatelliet Chandra – hebben Cassiopeia A in het verleden al onder de loep genomen, maar dat maakt de eerste wetenschappelijke opname van IXPE allesbehalve overbodig. Want het gloednieuwe röntgenobservatorium stelt wetenschappers in staat om Cassiopeia A op een nieuwe manier te bestuderen.

Zo is IXPE in staat om de polarisatie van röntgenlicht te meten. Dat betekent dat IXPE de oriëntatie van het röntgenlicht – terwijl dat door de ruimte reist – kan vaststellen. En dat kan weer meer onthullen over de omgeving waarin dit röntgenlicht zijn oorsprong vindt. In het geval van Cassiopeia A stellen die data onderzoekers voor het eerst in staat om te zien hoe de polarisatie in het supernovarestant – dat zo’n 10 lichtjaar breed is – van plek tot plek uiteenloopt. En onderzoekers zijn op dit moment dan ook bezig om aan de hand van de door IXPE verzamelde data de allereerste röntgenpolarisatiekaart van Cassiopeia A te maken. En dat zal naar verwachting nieuwe aanwijzingen opleveren over de wijze waarop röntgenstraling in Cassiopeia A gegenereerd wordt.

Opname
In afwachting van de eerste onderzoeksresultaten kunnen we ons in ieder geval vergapen aan de prachtige opname die IXPE van het supernovarestant heeft gemaakt. Die opnames zijn voor de afbeelding hieronder gecombineerd met opnames van Chandra. Zo zie je in blauw het hoog-energetische röntgenlicht zoals Chandra dat heeft waargenomen. De magenta-tinten zijn afkomstig van IXPE en de verzadiging ervan wordt bepaald door de intensiteit van het röntgenlicht dat het nieuwe observatorium heeft gedetecteerd.

De eerste opname van IXPE, gecombineerd met data van Chandra. Afbeelding: NASA / CXC / SAO / IXPE.

Historisch
Grappig detail is dat ook Chandra toen deze in 1999 de ogen opende als eerste naar Cassiopeia A staarde. Die opnames onthulden toen dat er een compact object in het centrum van het supernovarestant huist. Mogelijk gaat het om een zwart gat of een neutronenster. “De IXPE-afbeelding van Cassiopeia A is net zo historisch als de Chandra-afbeelding van hetzelfde supernovarestant,” vindt hoofdonderzoeker Martin C. Weisskopf. “De afbeelding laat zien dat IXPE de potentie heeft om compleet nieuwe informatie over Cassiopeia A te verkrijgen.”

Natuurlijk zal IXPE de blik niet voortdurend op Cassiopeia A gericht houden. Het is de bedoeling dat het 188 miljoen dollar kostende observatorium gedurende zijn twee jaar durende missie ook andere supernovarestanten bestudeert. Daarnaast zal het observatorium onder meer ook pulsars (snel ronddraaiende neutronensterren), magnetars (neutronensterren met een extreem sterk magnetisch veld) en het centrum van ons sterrenstelsel onder de loep nemen. “IXPE gaat het gewelddadige universum rondom ons – zoals exploderende sterren en zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels – laten zien,” zo stelde NASA-baas Thomas Zurbuchen eerder. “En wel op een manier zoals we ze nooit eerder hebben kunnen zien.”