Las primeras vistas de XRISM señalan una sacudida para la astronomía de rayos X
Invisibles a nuestros ojos, los rayos X emitidos por el gas caliente que llena gran parte del Universo pueden arrojar luz sobre muchos misterios cósmicos. Las observaciones de la 'primera luz' de este gas realizadas por la Misión de Espectroscopía e Imágenes de Rayos X (XRISM) de JAXA ya están listas. Demuestran que la misión desempeñará un papel importante a la hora de desvelar la evolución del Universo y la estructura del espacio-tiempo.
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| XRISM estudiará el Universo en luz de rayos X con una combinación sin precedentes de poder de recolección de luz y resolución de energía: la capacidad de distinguir rayos X de diferentes energías. La misión proporcionará una imagen de la dinámica de los cúmulos de galaxias, la composición química del Universo y el flujo de materia alrededor de agujeros negros supermasivos en acreción (Núcleos Galácticos Activos o AGN ), entre muchos otros temas. Crédito: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO |
Las primeras imágenes de prueba de XRISM muestran un cúmulo de galaxias y un remanente de supernova : la cáscara que queda cuando una estrella masiva explota. Es más, XRISM ha medido la energía de los rayos X entrantes del remanente de supernova para revelar los elementos químicos que contiene.
Las observaciones muestran la extraordinaria capacidad de los dos instrumentos científicos de XRISM. Se realizaron durante la "fase de puesta en servicio" de la misión, cuando los ingenieros llevan a cabo todas las pruebas y comprobaciones necesarias para asegurarse de que la nave espacial esté funcionando lo mejor posible.
Las imágenes de rayos X del cosmos son especiales. Se ven muy diferentes a las imágenes que estamos acostumbrados a ver en luz visible e infrarroja, como las de los telescopios espaciales James Webb y Hubble . También transmiten información única sobre los fenómenos más dramáticos del Universo, ya que los rayos X son un tipo de luz de muy alta energía que se emite en los eventos más calientes y violentos.
XRISM es una colaboración entre la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y la NASA, con una participación significativa de la ESA. A cambio de proporcionar hardware y asesoramiento científico, a la ESA se le asigna el 8% del tiempo de observación disponible de XRISM.
"Es muy emocionante ver que XRISM ya está realizando observaciones científicas tan maravillosas, aunque aún no esté completamente calibrado", dice la directora científica de la ESA, Carole Mundell. "Muestra el potencial que esta misión ofrece a nuestras comunidades científicas para realizar descubrimientos innovadores en el estudio de los fenómenos más energéticos del Universo".
"Felicito a los equipos de ingeniería de JAXA, ESA y NASA por alcanzar este importante hito".
Cúmulo de galaxias Abell 2319
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| Cúmulo de galaxias Abell 2319 |
Esta imagen pionera es una vista amplia de un cúmulo de galaxias cercano llamado Abell 2319. En color violeta vemos la luz de rayos X del gas de millones de grados que permea entre las galaxias del cúmulo. La observación de este gas ayuda a los astrónomos a medir la masa total del cúmulo de galaxias, revelando información sobre el nacimiento y la evolución del Universo.
Las observaciones de XRISM de cúmulos de galaxias también proporcionarán información sobre cómo el Universo produjo y distribuyó los elementos químicos que encontramos hoy en la Tierra. El gas caliente que se encuentra dentro de los cúmulos es un remanente del nacimiento y muerte de estrellas a lo largo de miles de millones de años. Al estudiar los rayos X emitidos por el gas, XRISM descubrirá qué 'metales' (elementos más pesados que el hidrógeno y el helio) contiene y mapeará cómo el Universo se enriqueció con ellos.
Esta imagen de Abell 2319 fue tomada con el instrumento Xtend de XRISM, que utiliza una cámara CCD para obtener imágenes de objetos que emiten rayos X extendidos y sus alrededores. La capacidad única de Xtend para capturar todo el cúmulo en una sola toma promete un importante paso adelante en nuestra comprensión de la estructura a gran escala del Universo.
Remanente de supernova N132D
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| Espectro de supernova remanente N132D |
Esta colorida toma muestra los restos de una estrella masiva explotando en la cercana Gran Nube de Magallanes . Los diferentes colores indican diferentes energías de la luz de rayos X, siendo el rojo la energía más baja y el azul la energía más alta.
Utilizando su instrumento Resolve, XRISM podría complementar la imagen del remanente de supernova tomada por Xtend (arriba a la derecha) con una vista súper nítida de los elementos químicos que existen dentro de N132D. Esto permite a los científicos determinar exactamente en qué parte del remanente de supernova se puede encontrar cada elemento.
XRISM puede identificar cada elemento midiendo la energía específica de la luz de rayos X que emite. El gráfico anterior muestra picos separados que antes eran indistinguibles; esto prepara el escenario para nuevos conocimientos sobre la formación y distribución de los elementos en el Universo, que forman la base de las estrellas, los planetas y la vida misma.
El diseño único de Resolve también nos permite explorar las temperaturas, densidades y movimientos del gas caliente que emite rayos X en este remanente de supernova con más detalle que nunca. Esto revela exactamente cómo interactúa el remanente con su entorno, así como la naturaleza de la explosión que creó el remanente en primer lugar.
¿Qué ha estado haciendo JAXA desde su lanzamiento?
XRISM se lanzó el 7 de septiembre . Desde entonces, los ingenieros y científicos de JAXA han estado trabajando arduamente para preparar el telescopio para la ciencia. Esto incluyó encender y probar los dos instrumentos de XRISM, Xtend y Resolve.
La nave espacial se encuentra actualmente en muy buenas condiciones. Las comprobaciones de los sistemas a bordo, como los que controlan el suministro de energía, la orientación de la nave espacial y la comunicación con la Tierra, confirman que funcionan según lo previsto. El hardware proporcionado por la ESA se probó al principio de la fase de puesta en servicio y funciona según lo esperado.
El instrumento Xtend está funcionando excelentemente. El instrumento Resolve también está funcionando muy bien. Su resolución energética, el indicador clave de rendimiento científico, supera incluso los requisitos. Sin embargo, los ingenieros aún no han logrado abrir el filtro que cubre el detector, diseñado para protegerlo antes y durante el lanzamiento. Se están realizando esfuerzos para solucionar el problema, pero el equipo de XRISM ha decidido que las observaciones científicas planificadas deben asumir que el filtro permanecerá en su lugar. El espectro de energía N132D demuestra que aún se pueden lograr avances científicos.
¿Que sigue?
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| Imagen de autor de la nave XRISM |
El tiempo de observación asignado a la ESA, como parte de un programa de observación pública abierto a científicos de todo el mundo, permitirá a los científicos europeos aprovechar las extraordinarias oportunidades científicas que ofrecen las capacidades espectroscópicas de alta resolución sin precedentes de Resolve. Ya se ha invitado a los científicos a presentar propuestas de observaciones que les gustaría realizar a partir de agosto de 2024. La fecha límite es el 4 de abril de 2024.
"Estas primeras imágenes de luz demuestran que XRISM está cumpliendo su promesa de abrir una nueva era en la espectroscopia de imágenes de alta resolución del gas caliente en el Universo", dice el científico del proyecto XRISM de la ESA, Matteo Guainazzi. "Animo calurosamente a los científicos de los Estados miembros de la ESA a aprovechar las oportunidades únicas que ofrece XRISM, presentando propuestas para observar utilizando este magnífico telescopio".
Las observaciones realizadas utilizando XRISM complementarán las del telescopio de rayos X XMM-Newton de la ESA y constituirán una base excelente para las observaciones planificadas con la futura misión de gran tamaño NewAthena de la ESA . Este último está diseñado para superar significativamente el rendimiento científico de los observatorios espectroscópicos y de estudio de rayos X existentes.
Publicado en ESA el 5 de enero del 2024, enlace publicación.
