Wetenschappers onthullen hoe de lucht eruit ziet op een röntgenfoto: ScienceAlert

By | February 11, 2024

Er is een oud sciencefictionbeeld waarin iemand plotseling röntgenzicht krijgt en door vaste voorwerpen kijkt. Dit is fysiek onmogelijk met onze Mark I-oogbollen. Astronomen hebben echter een manier gevonden om deze uitdaging te omzeilen, waardoor we het universum kunnen bestuderen met behulp van röntgenvisie.

Het heet röntgenastronomie en het bestaat al 60 jaar. Het onthult enkele van de meest energieke en gewelddadige gebeurtenissen en objecten in de kosmos. Deze omvatten zaken als heldere quasars, supernova-explosies, hete gasstromen tussen sterrenstelsels en hete, jonge sterren.

Onlangs hebben astronomen van het eROSITA-consortium van het Max Planck Instituut voor Buitenaardse Fysica de nieuwste röntgengegevens van de eROSITA-enquête bekendgemaakt. Het bestrijkt de helft van de röntgenhemel en geeft informatie over 900.000 verschillende röntgenbronnen.

Dit is meer dan wat dan ook ooit ontdekt in de tientallen jaren lange geschiedenis van de röntgenastronomie, inclusief ontdekkingen met Chandra en andere in een baan om de aarde draaiende observatoria.

Deze afbeelding toont de helft van de röntgenhemel geprojecteerd op een cirkel met het centrum van de Melkweg aan de linkerkant en het galactische vlak horizontaal. Fotonen kregen een kleurcode op basis van hun energie (rood voor energieën van 0,3–0,6 keV, groen voor 0,6–1 keV, blauw voor 1–2,3 keV). (MPE, J. Sanders/eROSITA-consortium)

Over eROSITA

eROSITA is een zachte röntgentelescoop aan boord van de Spectrum RG-satelliet. Het eerste hemelonderzoek, genaamd eRASS1, vond plaats gedurende een periode van zeven maanden, beginnend op 12 december 2019.

Op de meest gevoelige stand heeft de telescoop 170 miljoen röntgenfotonen vastgelegd. Hierdoor konden de camera’s hun energie en aankomsttijden meten.

Het astronomieteam, onder leiding van hoofdonderzoeker Andrea Merloni, heeft een eerste catalogus met gegevens samengesteld. Ze publiceerden ook meer dan 50 nieuwe wetenschappelijke artikelen op basis van hun bevindingen.

Na voltooiing van dit eerste onderzoek heeft het instrument tussen juni 2020 en februari 2022 nog drie extra scans van de hele hemel uitgevoerd. Deze enorme schat aan röntgengegevens zal binnenkort worden gepubliceerd. In onderstaande video wordt meer uitgelegd over de missie.

frameborder=”0″allow=”versnellingsmeter; automatisch afspelen; klembord schrijven; gecodeerde media; Gyroscoop; foto in foto; webshare “allowfullscreen>

eROSITA’s schatkamer aan röntgenbronnen

Röntgenastronomie richt zich op hete en energetische objecten en gebeurtenissen in het universum. Dat zijn de kernen van sterrenstelsels (waar superzware zwarte gaten op de loer liggen), supernova-explosies, pasgeboren sterren en andere plaatsen waar materie tot hoge temperaturen wordt verwarmd.

Deze voorlopige eRASS1-dataset identificeert ongeveer 710.000 superzware zwarte gaten, 180.000 röntgenstralen uitstralende sterren in de Melkweg en 12.000 clusters van sterrenstelsels. Het omvat ook een klein aantal andere exotische bronnen, zoals röntgenstraling uitstralende dubbelsterren, supernovaresten, pulsars en andere objecten.

“Dit zijn overweldigende cijfers voor de röntgenastronomie”, zegt Andrea Merloni, hoofdonderzoeker van eROSITA en hoofdauteur van het eROSITA-catalogusartikel. “We ontdekten in zes maanden tijd meer bronnen dan de grote vlaggenschipmissies XMM-Newton en Chandra in bijna 25 jaar tijd.”

eROSITA’s eerste gegevenspublicatie biedt een rijk, “meerlaags” beeld van de hemel bij verschillende röntgenenergieën. Elk energieniveau vertelt astronomen iets over de objecten en gebeurtenissen die röntgenstraling uitzenden. En het consortium levert per afbeelding en dataset meer informatie.

Er zijn lijsten met bronklassen, hemelposities, energieën en exacte aankomsttijden van de fotonen op het instrument.

“We hebben grote inspanningen geleverd om gegevens en software van hoge kwaliteit vrij te geven”, zegt Miriam Ramos-Ceja, die leiding geeft aan het eROSITA Operations-team. “We hopen dat dit de basis zal verbreden van wetenschappers over de hele wereld die met hoge-energiegegevens werken en de grenzen van de röntgenastronomie zal helpen verleggen.”

Fragmenten die details tonen in de röntgenfoto's van de hemel van de aarde
eROSITA röntgenfoto van het nieuw ontdekte filament tussen twee clusters van sterrenstelsels. De verdeling van sterrenstelsels (witte contouren linksboven), zoals te zien in de Two Micron All Sky Survey, volgt de structuur van het filament. In de SLOW-simulatie, die is afgestemd op het reproduceren van de belangrijkste kenmerken van het lokale universum, wordt dit enkele systeem met zowel clusters als de filamentrug eveneens gereproduceerd. (Dietl et al. 2024)

Focussen op specifieke röntgenobjecten

De wetenschappelijke doelstellingen van eROSITA zijn het gebruik van röntgenstraling om het hete intergalactische medium van 50 tot 100.000 clusters en groepen van sterrenstelsels te detecteren. Het onderzoekt ook heet gas in de filamenten daartussen. Deze filamenten gloeien in röntgenlicht.

De taak van het instrument is ook het detecteren van aangroeiende zwarte gaten die verborgen zijn in sterrenstelsels. Ten slotte onderzocht het de fysica van galactische röntgenbronnen (waaronder pre-hoofdreekssterren, supernovaresten en röntgendubbelsterren).

Ten minste één van de artikelen die met de nieuwe onderzoeksgegevens zijn gepubliceerd, maakt gebruik van röntgengegevens om kosmologische modellen met behulp van clusters van sterrenstelsels te beperken. In een release-afbeelding zien we een nieuw ontdekte materiaaldraad.

Het strekt zich uit tussen een deel van de cluster van sterrenstelsels Abell 3667 en de nabijgelegen cluster van sterrenstelsels Abell 3651. Dit zou astronomen kunnen helpen bepalen hoeveel materie aanwezig is in het zogenaamde ‘warm-hete intergalactische medium’. Het geeft inzicht in de vorming van grootschalige structuren (zoals clusters van sterrenstelsels) in het universum.

De nabijgelegen Virgo-sterrenhoop verschijnt ook in de eRASS1-enquête en biedt de mogelijkheid om grootschalige filamentstructuren te bestuderen. In het bijzonder willen astronomen inzicht krijgen in de fysieke effecten die zich voordoen in de buitenwijken van deze massieve clusters van sterrenstelsels.

Met behulp van de nieuwe onderzoeksgegevens en andere afbeeldingen van de hele hemel onderzocht een wetenschappelijk team de structuur van de buitenwijken van de cluster. Deze omvatten hoogenergetische emissies rond sterrenstelsels en groepen binnen de cluster. Ze onderzochten ook een zogenaamde 320 kiloparsec lange ‘röntgenexpansie’ nabij het sterrenstelsel M49.

Detail met details van de Virgocluster op het röntgenbeeld
Dit röntgenbeeld toont de volledige omvang van de Virgo Cluster op het röntgenbeeld zoals gezien door eROSITA. De helderwitte vlek in het midden is het centrale sterrenstelsel M87. De wazige witte gloed rond M87 is het zeer hete gas tussen sterrenstelsels. Het strekt zich in sommige richtingen meer uit dan andere en is niet cirkelvormig. Dit is een bewijs dat de Virgocluster zich nog steeds in het vormingsproces bevindt. (McCall al. 2024)

eROSITA’s eerdere werk en toekomst

eROSITA heeft sinds de lancering in juni 2019 grote vooruitgang in de röntgenastronomie mogelijk gemaakt. Het werd in oktober van hetzelfde jaar operationeel en maakte röntgenzicht met hoge resolutie van de kosmos mogelijk. Terwijl het de hemel afspeurde, Het ving een glimp op van veranderingen in een verre quasar genaamd SMSS J114447.77-430859.3.

Deze veranderingen geven enkele aanwijzingen over de groei van het zwarte gat in het hart van de quasar. Het observeerde veranderingen in de helderheidsschommelingen in het hart van de quasar, wat erop wijst dat het zwarte gat een deel van het materiaal opslokt dat zijn waarnemingshorizon binnendringt. Ander materiaal ontsnapt in de vorm van harde wind.

Het instrument heeft ook een opkomend zwart gat in het vroege heelal ontdekt en het bestaan ​​van heet gas rond onze eigen Melkweg aangetoond. Het instrument kreeg zijn eerste licht op 22 oktober 2019. Het bevindt zich momenteel in de veilige modus en technici beoordelen de gezondheid en status ervan.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd door Universe Today. Lees het originele artikel.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *