eROSITA, la primera imatge de raigs X de tot el cel
El nou telescopi de raigs X eROSITA ens ha proporcionat una nova visió detallada dels processos més energètics de l’Univers.
(Font: spaceres.kz)
La nau espacial eROSITA és un instrument de raigs X, construït per l’Institut Max-Planck de Física Extraterrestre, que és part de la missió Spektr-RG d’Alemanya i Rússia. Va ser llançada des de Baikonur el 13 de juliol de 2019, per l’empresa Roscosmos de Rússia.
El telescopi consisteix en 7 mòduls de 54 miralls recoberts d’or, posicionats en una estructura que s’assembla a una ceba cònica, on cada mirall ocupa l’espai interior del que el rodeja. Els telescopis de raigs X s’han de construir així perquè els raigs X només es poden reflectir desviant-los per angles molt petits, que se’n poden dir reflexions rasants. Els miralls en forma de ceba cònica guien els raigs X cap a les càmeres CCD de eROSITA, fabricades de silici d’alta puresa. Per al seu funcionament òptim, les càmeres es refreden fins a 90 graus centígrads sota zero..
(Crèdit / Font: By JohannesBuchner – Own work, CC BY-SA 4.0, / wikimedia.org)
(Crèdit / Font: JohannesBuchner – Own work, CC BY-SA 4.0 / wikimedia.org)
(Font: russianspaceweb.com)
(Font: russianspaceweb.com)
La nau eROSITA està obtenint una imatge de tot el cel en raigs X durant un període de 7 anys en dues bandes. En la banda dura, de 2 a 10 keV (1 keV es fa servir com a unitat d’energia dels fotons i és unes 500 vegades més gran que l’energia d’un fotó de llum visible, que és de 2 eV aproximadament), eROSITA està obtenint la primera imatge de raigs X de tot el cel de la història. En la banda tova, de 0.5 a 2 keV, la imatge serà 20 vegades més sensible que la que va obtenir la nau ROSAT a la dècada dels 90. Amb això es realitzarà un rastreig de fonts de raigs X sobre tot el cel, que es preveu que assoleixi la detecció de cent mil cúmuls de galàxies (a partir de l’emissió de raigs X del gas calent intracumular), 3 milions de nuclis galàctics actius o quàsars (que emeten raigs X des de la matèria super-calenta que s’acreta cap als forats negres supermassius del centre d’una galàxia), i set-cents mil estels de la Via Làctia que tenen corones magnètiques especialment actives i emissores de raigs X.
La missió va detectar la primera llum el 17 d’octubre de 2019, i va finalitzar la primera versió del seu rastreig de raigs X de tot el cel l’11 de juny del 2020. En la impressionant imatge de tot el cel en coordenades galàctiques de sota, hi veiem alguns dels objectes més brillants en raigs X, indicats a la figura: la super-bombolla i el bucle de Cygnus, les fonts puntuals més brillants de raigs X com Scorpius X-1, i Cygnus X-1 i X-2, l’emissió difusa brillant del bulbe de la Via Làctia i l’esperó polar nord que escombra el cel nord des d’Hércules i Ophiuchus cap a Virgo rodejant el centre Galàctic, la nebulosa d’Orió, les romanents supernoves del Cranc, Vela i Cassiopeia, els núvols de Magallanes, els cúmuls de galàxies de Virgo, Coma, Perseus i Centaurus, i el supercúmul de Shapley.
Es marquen diversos elements captats dels raigs X, que van des de cúmuls de galàxies llunyanes (Coma, Virgo, Fornax, Perseus) fins a fonts difuses com les restes de Supernova (SNRs) i les nebuloses així com fonts de punts brillants, com per exemple Sco X-1, la primera font extrasolar de raigs X en ser detectada. El Vela SNR es troba a la dreta d’aquesta imatge, el Gran Núvol de Magallanes al quadrant inferior dret, el supercúmul Shapley a la part superior dreta (tot i que no es pot veure fàcilment en aquesta projecció).
(Crèdit / Font: Jeremy Sanders, Hermann Brunner, Andrea Merloni i l’eSASS team (MPE); Eugene Churazov, Marat Gilfanov (en nom d’ICI) / mpe.mpg.de)
El primer sondeig eROSITA tot el cel es va realitzar durant un període de sis mesos deixant que el telescopi giri contínuament, proporcionant així una exposició uniforme d’uns 150-200 segons sobre la major part del cel, visitant els pols eclíptics més profundament. A mesura que eROSITA explora el cel, l’energia dels fotons recollits es mesura amb una precisió que oscil·la entre el 2% i el 6%. Per generar aquesta imatge, en què es projecta tot el cel sobre una el·lipse (l’anomenada projecció d’Aitoff) amb el centre de la Via Làctia al mig i el cos de la Galàxia en sentit horitzontal, els fotons han estat codificats per colors segons el seu energia (vermell per a energies 0,3-0,6 keV, verd per 0,6-1 keV, blau per a 2,3 keV). La brillantor difusa vermella allunyada del pla galàctic és l’emissió del gas calent als voltants de el sistema solar (la bombolla local). Al llarg del pla mateix, la pols i el gas absorbeixen els fotons de raigs X amb més energia, de manera que només es poden veure fonts emissores d’alta energia i el seu color apareix en blau a la imatge. El gas més calent proper al centre galàctic, que es mostra en verd i groc, porta impresos la història dels processos més energètics de la vida de la Via Làctia, com ara explosions de supernova, impulsant fonts de gas fora del pla i, possiblement, l’escalt inicial del ara forat negre supermassiu al centre de la galàxia. Perfeccionant aquest mitjà difús turbulent i calent, hi ha centenars de milers de fonts de raigs X, que apareixen majoritàriament de color blanc a la imatge i uniformement distribuïdes sobre el cel. Entre ells, els nuclis galàctics actius distants (inclosos uns quants emissors en un moment en què l’Univers tenia menys d’una desena part de la seva edat actual) són visibles com a fonts puntuals, mentre que els cúmuls de galàxies es revelen com a nebulositats de raigs X estesos. En total, s’han detectat prop d’un milió de fonts de raigs X a la imatge de tot el cel d’eROSITA, un tresor que mantindrà els equips ocupats durant els propers anys.
(Crèdit / Font: Jeremy Sanders, Hermann Brunner i l’eSASS team (MPE); Eugene Churazov, Marat Gilfanov (en nom d’ICI) / mpe.mpg.de)
