eROSITA ziet het eerste licht

[univers]

De wetenschappelijke prestaties die in de eerste weken van de werking van de eROSITA X-ray telescoop zijn aangetoond, beloven een doorbraak in ons begrip van het energetische universum.

Op 22 oktober 2019 werden de prachtige eerste röntgenfoto's van de eROSITA-telescoop aan het publiek gepresenteerd op het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) in Garching. Na een uitgebreide inbedrijfstellingsfase hebben alle zeven röntgentelescoopmodules met hun speciaal ontworpen CCD-camera's sinds 13 oktober gelijktijdig de hemel geobserveerd. De eerste gecombineerde röntgenfoto's van ons naburige sterrenstelsel, de Grote Magellanic Cloud, en een paar op elkaar inwerkende clusters van sterrenstelsels op een afstand van ongeveer 800 miljoen lichtjaren, tonen opmerkelijke details en tonen de belofte van het ambitieuze wetenschapsprogramma dat met de ruimte is gepland telescoop.


Deze afbeelding toont ons aangrenzende sterrenstelsel, de Grote Magelhaense wolk, waargenomen in een reeks belichtingen met alle zeven eROSITA-telescoopmodules genomen van 18 tot 19 oktober 2019. De diffuse emissie is afkomstig van het hete gas tussen de sterren met temperaturen meestal een paar miljoen graden. De meer compacte, vage structuren in de afbeelding zijn voornamelijk supernovaresten, dat wil zeggen stellaire atmosferen verdreven in enorme explosies aan het einde van het leven van een massieve ster. De meest prominente, SN1987A, wordt gezien als de heldere bron dicht bij het centrum. Een groot aantal andere bronnen in het LMC zelf zijn groeiende binaire sterren of stellaire clusters met zeer massieve jonge sterren (tot 100 zonnepanelen en meer). Er zijn ook een aantal puntbronnen, ofwel voorgrondsterren uit onze eigen Galaxy of verre actieve galactische kernen.

Deze eerste beelden van onze telescoop tonen de ware schoonheid van het verborgen universum", zegt Peter Predehl, hoofdonderzoeker van eROSITA, enthousiast. “Om onze wetenschappelijke doelen te bereiken, hadden we genoeg gevoeligheid nodig om de meest afgelegen sterrenstelsels in het heelal over de hele hemel te detecteren en ruimtelijk op te lossen. Deze First Light-beelden laten zien dat we dat precies kunnen doen, maar we kunnen veel verder gaan. ”Naast de scherpe röntgenvisie die wordt geboden door elk van de zeven spiegels van eROSITA, is elke telescoop uitgerust met de allernieuwste CCD-camera's met uitstekende spectrale en timingresolutie. “Het potentieel voor nieuwe ontdekkingen is enorm. Nu kunnen we de vruchten plukken van meer dan tien jaar werk, ”voegt Predehl toe.

De eROSITA 'First Light'-beelden werden verkregen in een reeks belichtingen van alle zeven telescoopmodules met een gecombineerde integratietijd van ongeveer één dag voor zowel de Grote Magellanic Cloud (LMC), onze aangrenzende melkweg en het A3391 / 3395 interactiesysteem clusters van sterrenstelsels op een afstand van ongeveer 800 miljoen lichtjaren.

In ons naburige sterrenstelsel, de LMC, toont eROSITA niet alleen de verdeling van het diffuse hete gas, maar ook enkele opmerkelijke details, zoals supernova-restanten zoals SN1987A. Het eROSITA-beeld bevestigt nu dat deze bron zwakker wordt, aangezien de schokgolf die wordt geproduceerd door de stellaire explosie in 1987 zich voortplant door het interstellaire medium. Naast een groot aantal andere hete objecten in de LMC zelf, onthult eROSITA ook een aantal voorgrondsterren uit onze eigen Melkweg evenals verre actieve galactische kernen, waarvan de straling de diffuse emissie van het hete gas in de LMC doorboort.

Röntgenstralen geven ons een uniek zicht op het heelal, verborgen in zichtbaar licht", legt Kirpal Nandra, directeur van High Energy astrofysica bij MPE, uit. “Als we naar een ogenschijnlijk normale ster kijken, zien we in röntgenstralen misschien een draaiende witte dwerg- of neutronenster die bezig is zijn metgezel te verslinden. Zichtbaar licht toont de structuur van een sterrenstelsel opgespoord door zijn sterren, maar de röntgenstralen worden gedomineerd door superzware zwarte gaten die in hun midden groeien. En waar we clusters van sterrenstelsels met optische telescopen zien, onthullen röntgenstralen de enorme reservoirs van gas die de ruimte daartussen vullen en de donkere materiestructuur van het heelal volgen. Nu de prestaties ervan zijn aangetoond, weten we nu dat eROSITA zal leiden tot een doorbraak in ons begrip van de evolutie van het energetische universum. "


Deze twee eROSITA-afbeeldingen tonen de twee op elkaar inwerkende melkwegclusters A3391, bovenaan de afbeelding, en de dubbele piekcluster A3395, onderaan, en onderstreept eROSITA's prachtige uitzicht op het verre heelal. Ze werden waargenomen in een reeks belichtingen met alle zeven eROSITA-telescoopmodules gemaakt van 17 tot 18 oktober 2019. De individuele afbeeldingen werden onderworpen aan verschillende analysetechnieken en vervolgens gekleurd in verschillende schema's om de verschillende structuren te markeren. In de linkerafbeelding verwijzen de rode, groene en blauwe kleuren naar de drie verschillende energiebanden van eROSITA. Men ziet de twee clusters duidelijk als vage structuren, die helder schijnen in röntgenstralen vanwege de aanwezigheid van extreem heet gas (tientallen miljoenen graden) in de ruimte tussen sterrenstelsels. De afbeelding rechts benadrukt de "brug" of "gloeidraad" tussen de twee clusters, wat het vermoeden bevestigt dat deze twee enorme structuren dynamisch op elkaar inwerken. De eROSITA-waarnemingen tonen ook honderden puntachtige bronnen, die ofwel verafgelegen superzware zwarte gaten of hete sterren in de Melkweg aangeven.

Het eROSITA-imago van het A3391 / 3395-systeem van op elkaar inwerkende clusters van sterrenstelsels reikt verder het universum in en benadrukt de dynamische processen die leiden tot de vorming van gigantische structuren in het heelal. De clusters, die als grote, elliptische nevels in de eROSITA-afbeeldingen verschijnen, beslaan tientallen miljoenen lichtjaren en bevatten elk duizenden sterrenstelsels. Clusters zijn een van de belangrijkste wetenschappelijke doelstellingen voor eROSITA; astronomen verwachten tijdens hun 4-jarige onderzoek naar de hemel in de zachte en harde röntgenbanden ongeveer 100.000 röntgenstralen uitzendende melkwegclusters te vinden, evenals enkele miljoenen actieve zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels. “Door de evolutie van deze clusters in de kosmische tijd te meten,

“Dit is een droom die uitkomt. We weten nu dat eROSITA zijn belofte kan waarmaken en een kaart van de hele röntgenhemel kan maken met ongekende diepte en details, ”bevestigt Andrea Merloni, eROSITA-projectwetenschapper. “De oude waarde zal enorm zijn. Naast de prachtige afbeeldingen zoals die we vandaag laten zien, zullen catalogi van miljoenen exotische hemellichamen zoals zwarte gaten, sterrenstelsels, neutronensterren, supernovae en actieve sterren nog jaren door astronomen worden gebruikt. "

Gelanceerd op 13 juli 2019 als onderdeel van de Russisch-Duitse Spektrum-Roentgen-Gamma (SRG) ruimtemissie, die ook de Russische ART-XC telescoop omvat, voltooide eROSITA zijn 1,5 miljoen kilometer lange reis naar het tweede Lagrange-punt (L2) van de Earth-Sun-systeem op 21 oktober, en is nu - 100 dagen na lancering - zijn doelbaan rond L2 ingegaan. De inbedrijfstellingsfase van de telescoop werd officieel voltooid op 13 oktober. Hoewel de wetenschappelijke prestaties van het systeem uitstekend zijn, was deze eerste fase niet probleemloos.

De inbedrijfstellingsfase duurde langer dan verwacht, nadat we enkele afwijkingen in de elektronische bediening van de camera's hadden gevonden", legt Peter Predehl uit. “Maar het aanpakken van deze problemen is precies waarom we zo'n fase hebben. Na een zorgvuldige analyse hebben we vastgesteld dat de problemen niet kritisch zijn. We werken er nog steeds aan, maar in de tussentijd kan het programma normaal doorgaan. en verifieer het volledige potentieel om aan de wetenschappelijke vereisten te voldoen. Aan het einde van de CalPV-fase, na een laatste beoordeling door het operationele team, zullen SRG en eROSITA de eerste fase ingaan, het vierjarige röntgenonderzoek met sterrenhemel.

De ontwikkeling en constructie van de eROSITA röntgentelescoop werd geleid door het Max Planck Instituut voor buitenaardse fysica met bijdragen van het Instituut voor Astronomie en Astrofysica van de Universiteit Tübingen, het Leibniz Instituut voor Astrofysica Potsdam (AIP), Universitair Observatorium Hamburg, en Dr. Karl Remeis Observatorium Bamberg, met de steun van het Duitse ruimteagentschap DLR. De Ludwig-Maximilians-Universität München en het Argelander Instituut voor Astronomie van de Universiteit Bonn namen ook deel aan de wetenschappelijke voorbereiding op eROSITA. Het Russische partnerinstituut is het Space Research Institute IKI in Moskou; NPOL, Lavochkin Association, in Khimky, nabij Moskou, is verantwoordelijk voor de technische uitvoering van de hele SRG-missie, een gezamenlijk project van de Russische en Duitse ruimteagentschappen, Roscosmos en DLR.

http://www.mpe.mpg.de/7362095/news20191022#