Hero Image
Upptäck rymden

PoGO undersöker rymden med röntgenteleskop

Ger ny kunskap om Krabbnebulosan och Cygnus X-1

Hängande under en heliumballong som var dubbelt så stor som Globen i Stockholm har instrumentet PoGO undersökt strålning från en neutronstjärnas omgivningar och ett svart hål. Detta är historien om röntgenteleskopet PoGO.
Publicerad
2018-08-20
Faktagranskad av:
Mark Pearce, projektledare för PoGO

PoGO (The Polarised Gamma-ray Observer) är ett projekt som leds av professor Mark Pearce på Kungliga tekniska högskolan i Stockholm och som har finansierats av Rymdstyrelsen. Projektet undersöker röntgenstrålar från Krabbnebulosan och de täta dubbelstjärnorna i röntgenbinären Cygnus X-1. PoGO har flugit två gånger – en gång som PoGOLite och en gång som PoGO+.

Krabbnebulosan är en roterande neutronstjärna vars massa är ungefär lika stor som solens, men som bara är 15 kilometer i diameter. Stjärnan roterar 30 gånger per sekund och sänder då ut intensiva röntgenpulser. Ett sådant system kallas en pulsar. Röntgenstrålarna uppstår i närhet av nebulosan, men forskarna vet inte exakt hur det går till ännu. Genom att mäta polarisationen av strålningen kan man få reda på mer om området den kommer från. Du kan läsa mer om pulsarer på Wikipedia.

Large Image

Bild på Krabbnebulosan, tagen av Hubbleteleskopet. Krabbnebulosan är en supernovarest i Oxens stjärnbild. Foto: Esa/Nasa

Cygnus X-1 är ett dubbelstjärnsystem som innehåller ett svart hål vars massa är 15 gånger så stort som solen och en stjärna vars massa är 30 gånger större än solen. Det tar 5,6 dagar för de två objekten att gå i en bana runt varandra. Det svarta hålets intensiva gravitationsfältet sliter materia från stjärnan, vilket skapar en tunn ackretionsskiva runt det svarta hålet. Skivan producerar då intensiv röntgenstrålning. Genom att mäta den polariserade röntgenstrålningen från skivan kan man få reda på mer om skivans geometri nära det svarta hålet. En sådan mätning är inte möjlig med vanliga observationstekniker, därför behövs PoGO.

Large Image

En illustration av Cygnus X-1. Foto: Esa

- Konceptet bakom PoGOLite utvecklades ursprungligen mellan forskargrupper i Sverige, Japan och USA. Det har varit en rolig utmaning att gå från att utveckla labbprototyper till att bygga riktiga instrument som kan göra mätningar på 40 kilometers höjd, säger projektledaren Mark Pearce.

Eftersom jordens atmosfär absorberar strålning från rymden var PoGO tvungen att komma upp till de övre delarna av jordens atmosfär. Där är luften tunnare och PoGO kunde lättare undersöka pulsarernas strålning. Teleskopet skickades upp 40 kilometer i luften med en heliumballong från rymdbasen Esrange i Kiruna. Ballongens volym var 1,1 miljoner kubikmeter – dubbelt så stor som Globen i Stockholm.

Large Image

PoGO lyfter från Esrange i Kiruna. När ballongen stiger blir den också större.

Första och andra flygturen ställdes in

Den 7 juli 2011 lyfte PoGOLite för första gången från rymdbasen Esrange i Kiruna. Efter att ha stigit till 35 kilometers höjd togs den ned på marken igen på grund av en läcka i ballongen. Efter att ha kontrollerat så att instrumenten klarat sig oskadda satte man ett nytt flygdatum ett år senare, i juli 2012. Dessvärre var vindförhållandena under sommaren 2012 så dåliga att flygningen inte kunde genomföras.

Mark Pearce, projektledare för PoGOLite, visar alla dess delar.

PoGOLite lyfter till slut

Den 12 juli 2013 gjorde teleskopet PoGOLite en lyckad start från rymdbasen Esrange i Kiruna. Med hjälp av vindarna i den höga atmosfären färdades teleskopet och dess ballong i en cirkel runt jordens norra pol. Efter 14 dagars flygning landade PoGOLite till slut i norra Ryssland. Den hade då mätt högenergirikt ljus från Krabbpulsaren, Krabbnebulosans centralstjärna, som ligger 6 500 ljusår bort från jorden.

Det som gör PoGO unik är att den speciellt studerar pulsarens och nebulosans polariserade strålning. PoGO tillförde forskningen de första mätningarna av polariserat ljus inom energibandet 20-120 keV. På grund av tekniska problem under flygningen kunde polariseringen bara mätas med begränsad precision.

PoGO+ fortsatte studera röntgenstrålningen

Den 12 juli 2016 flög en utvecklad version av PoGOLite, nu kallad PoGO+, från Esrange i Kiruna till Victoria Island i norra Kanada. PoGO+ vidareutvecklades av KTH tillsammans med Hiroshima universitet, Stockholms universitet, Svenska rymdaktiebolaget SSC och DST Control för att på ett ännu bättre sätt kunna studera Krabbnebolusan och Cygnus X-1.

- Vi håller just nu på att avsluta studier från 2016 års flygning. Huvudresultat från Krabbnebulosan och Cygnus X-1 har publicerats och vi håller på att färdigställa några fler vetenskapliga artiklar. Det känns väldigt kul att till slut kunna presentera vetenskapliga resultat efter alla dessa år! Vi planerar inte att flyga PoGO igen. Förhoppningsvis kan vi återanvända delar av instrumenten till andra projekt. Systemet som hanterar vart instrumentet pekar har fungerat mycket bra och bör återanvändas. Det har en precision på några hundradelar av en grad. Vi jobbar just nu med kollegor i USA för att göra ännu mer precisa mätningar av bland annat Krabbnebulosan och Cygnus X-1. Vi har också utvecklat PoGO-konceptet genom att förminska dess komponenter, så att det ska få plats på satellit. Vi skulle vilja studera gammablixtar på ett nytt sätt. Det vore underbart att se att tekniker som utvecklats och testats på ett ballonguppdrag kan användas på satelliter, säger Mark Pearce, projektledare för PoGO.

Intervju med PoGO+ projektledare Mark Pearce inför uppsändningen 2016.

Ta del av de vetenskapliga artiklarna

Observation of polarized hard X-ray emission from the Crab by the PoGOLite Pathfinder
15 december 2015

Shedding new light on the Crab with polarized X-rays
10 augusti 2017

The PoGO+ view on Crab off-pulse hard X-ray polarization
26 februari 2018

Accretion geometry of the black-hole binary Cygnus X-1 from X-ray polarimetry
25 juni 2018

Se PoGO+ resa från Kiruna till Victoria Island, Kanada.

Lär dig mer om Sverige i rymden