Una misión conjunta de telescopios de rayos X chinos y europeos llamada Sonda Einstein está viendo con éxito el universo en pantalla panorámica, con un diseño de telescopio que imita los ojos de las langostas.
Sonda Einstein, que lanzado el 9 de enero a bordo de un cohete chino Gran Marcha, se encuentra actualmente en pruebas y calibración de sus instrumentos mientras orbita la Tierra a una altitud de 600 kilómetros (373 millas). Sus primeras observaciones fueron reveladas en un simposio en Beijing.
El problema con los rayos X es que tienen tanta energía que son difíciles de capturar con un detector estándar. Las lentes no funcionan porque los rayos X son demasiado potentes para refractarse fácilmente, y un rayo X que golpee un espejo de frente simplemente pasará a través de dicho espejo. Más bien, la detección de rayos X sólo es posible cuando estos rayos inciden en una superficie reflectante en un ángulo poco profundo. Desde allí, los rayos pueden dirigirse hacia un detector específico de rayos X. Sin embargo, este mecanismo plantea un pequeño problema. Esto significa que un telescopio de rayos X normalmente sólo puede detectar rayos X a lo largo de un campo de visión estrecho; fuera de ese campo de visión, los rayos X incidirían en un ángulo demasiado grande.
Resulta que las langostas son la solución, es decir, la visión de la langosta. Es más, los científicos se dieron cuenta de esta idea básica a finales de la década de 1970, pero ha llevado décadas adaptarla con éxito para su uso en telescopios de rayos X en el espacio.
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Los ojos humanos funcionan según el principio de refracción a través de una lente, también conocida como córnea. Las langostas, por otro lado, utilizan la reflexión. Sus ojos están compuestos de pequeños tubos dispuestos como poros cuadrados paralelos en la superficie de sus ojos, y cada tubo apunta en una dirección diferente. La luz entra en los tubos y se refleja hasta la retina. Mientras que la visión humana abarca un campo de unos 120 grados, las langostas tienen una vista panorámica de 180 grados.
La visión de rayos X con ojo de langosta se ha implementado anteriormente en misiones que estudian el viento solar, en misiones interplanetarias y en una misión de demostración de tecnología llamada leia (Lobster Eye Imager for Astronomy) en 2022. Sin embargo, la sonda Einstein es la primera en emplear óptica de ojo de langosta en un telescopio espacial. Su Telescopio de rayos X de campo amplio (WXT) toma prestado el diseño del ojo de una langosta, con cientos de miles de tubos dispuestos en 12 módulos colocados de manera que el WXT pueda abarcar un campo de visión que abarca más de 3.600 grados cuadrados. , equivalente a una undécima parte del cielo, en un solo disparo. En sólo tres órbitas, WXT puede obtener imágenes de todo el cielo en rayos X.
WXT busca cosas que chocan durante la noche: los llamados transitorios de rayos X, que a menudo son eventos aleatorios o únicos, como una estrella en llamas o una estrella inactiva. agujero negro iluminarse repentinamente con actividad al tragar una pequeña porción de materia. También incluye fenómenos como estrellas explotando y fusionándose estrellas de neutrones que son la fuente de ondas gravitacionales reverberando por todo el cosmos. Por lo tanto, este amplio campo de visión debería permitir a WXT aumentar enormemente nuestro conocimiento de estos transitorios.
Para complementar la vista panorámica de WXT, Einstein Probe también lleva a bordo un segundo telescopio, conocido como Telescopio de Seguimiento de Rayos X (FXT), que es un detector de rayos X más tradicional con un campo de visión más estrecho. FXT ofrece observaciones más detalladas y de cerca de cualquier transitorio descubierto por WXT.
Aunque todavía se encuentra en fase de pruebas, WXT en particular ya está demostrando su utilidad. El simposio de Beijing reveló que WXT encontró su primer transitorio de rayos X el 19 de febrero, un evento asociado con un larga explosión de rayos gamma producido por la destrucción de una estrella masiva. Desde entonces, WXT ha descubierto otros 141 transitorios, incluidas 127 estrellas, que desencadenaron llamaradas de rayos X.
El FXT también ha estado ocupado durante este período de prueba dando seguimiento a un transitorio de rayos X descubierto el 20 de marzo (nada menos que por el WXT), así como tomando imágenes de varios objetos bien conocidos en rayos X, incluido un remanente de supernova llamado Puppis A y el gigante cúmulo globular Omega Centauri.
«Estoy encantada de ver las primeras observaciones de la sonda Einstein, que muestra la capacidad de la misión para estudiar amplias extensiones del cielo en rayos X y descubrir rápidamente nuevas fuentes celestes», dijo Carole Mundell, directora de ciencia de la Agencia Espacial Europea. en un declaración. «Estos primeros datos nos dan una visión tentadora del universo dinámico de alta energía que pronto estará al alcance de nuestras comunidades científicas».
«Es sorprendente que, aunque los instrumentos aún no estaban completamente calibrados, ya pudimos realizar una observación de seguimiento en un momento crítico utilizando el instrumento FXT de un transitorio rápido de rayos X detectado por primera vez por WXT», añadió Erik Kuulkers, quien es Científico del proyecto de la Agencia Espacial Europea para la sonda Einstein. «Muestra de lo que será capaz la sonda Einstein durante su estudio.»
Esa encuesta durará inicialmente tres años y comenzará en junio una vez que las pruebas se completen oficialmente. Los datos publicados en el reciente simposio son un adelanto de lo que podemos esperar.
Einstein Probe es una colaboración no solo entre la Academia de Ciencias de China y la Agencia Espacial Europea, sino también entre el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Alemania y el Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES) en Francia. Sus descubrimientos proporcionarán un enorme catálogo de objetos para la próxima misión europea NewAthena (Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics), que se encuentra actualmente en fase de estudio. Planeado para ser el telescopio de rayos X más poderoso jamás construido, ese instrumento se lanzará alrededor de 2037.
