La misión Einstein Probe, una colaboración liderada por la Academia China de Ciencias (CAS), con la Agencia Espacial Europea (ESA) y el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), Alemania, está lista para su lanzamiento en enero de 2024. Equipada con una nueva generación de instrumentos de rayos X con alta sensibilidad y una visión muy amplia, esta misión estudiará el cielo y buscará poderosas explosiones de luz de rayos X proveniente de misteriosos objetos celestes como estrellas de neutrones y agujeros negros.
A cambio de contribuir al desarrollo de esta misión y a la definición de sus objetivos científicos, la ESA tendrá acceso al 10% de los datos generados por las observaciones de la sonda Einstein.
“Gracias a su diseño innovador, Einstein Probe puede monitorizar grandes franjas del cielo de un vistazo. De esta manera podemos descubrir muchas fuentes nuevas y, al mismo tiempo, estudiar el comportamiento de la luz de rayos X procedente de objetos celestes conocidos durante largos periodos de tiempo”, afirma Erik Kuulkers, científico del proyecto de la sonda Einstein de la ESA. “El cosmos es nuestro único laboratorio para investigar los procesos más energéticos. Misiones como la sonda Einstein son esenciales para avanzar en nuestra comprensión de estos procesos y aprender más sobre aspectos fundamentales de la física de altas energías”.
A diferencia de las estrellas que salpican nuestro cielo por la noche y marcan de manera fiable las constelaciones, la mayoría de los objetos cósmicos que brillan en rayos X son muy variables. Se iluminan y atenúan continuamente y, en muchos casos, aparecen brevemente antes de desaparecer durante períodos prolongados (luego se denominan transitorios) o para siempre.
Impulsada por tumultuosos acontecimientos cósmicos, la luz de rayos X procedente de fuentes astronómicas es muy impredecible. Sin embargo, contiene información fundamental sobre algunos de los objetos y fenómenos más enigmáticos del universo. Los rayos X están asociados con colisiones entre estrellas de neutrones, explosiones de supernovas, materia que cae sobre agujeros negros o estrellas hiperdensas, o partículas de alta energía arrojadas desde discos de material en llamas que rodean objetos tan exóticos y misteriosos.
La sonda Einstein mejorará nuestra comprensión de estos eventos cósmicos al descubrir nuevas fuentes y monitorizar la variabilidad de los objetos que brillan en rayos X en todo el cielo.
La capacidad de detectar rutinariamente nuevas fuentes de rayos X es fundamental para avanzar en nuestra comprensión del origen de las ondas gravitacionales. Cuando dos objetos masivos hiperdensos, como dos estrellas de neutrones o agujeros negros, chocan, crean ondas en el tejido del espacio-tiempo que viajan a distancias cósmicas y nos alcanzan. Varios detectores en la Tierra ahora pueden registrar esta señal, pero a menudo no pueden localizar la fuente. Si se trata de estrellas de neutrones, este «choque cósmico» va acompañado de una enorme explosión de energía en todo el espectro luminoso y, especialmente, en los rayos X. Al permitir a los científicos estudiar rápidamente estos eventos de corta duración, la sonda Einstein nos ayudará a identificar el origen de muchos de los impulsos de ondas gravitacionales que se observan en la Tierra.
Para lograr todos sus objetivos científicos, la sonda Einstein está equipada con una nueva generación de instrumentos con alta sensibilidad y capacidad de observar grandes áreas del cielo: el Telescopio de Rayos X de Campo Amplio (WXT) y el Telescopio de Seguimiento. Telescopio de rayos X (FXT).
WXT tiene un diseño óptico modular que imita los ojos de una langosta y utiliza la innovadora tecnología Micro Pore Optics. Esto permite al instrumento observar 3.600 grados cuadrados (casi una décima parte de la esfera celeste) de una sola vez. Gracias a esta capacidad única, Einstein Probe puede vigilar casi todo el cielo nocturno en tres órbitas alrededor de la Tierra (cada órbita dura 96 minutos).
Las nuevas fuentes de rayos X u otros eventos interesantes detectados por el WXT se seleccionan y estudian en detalle con el FXT, más sensible. Fundamentalmente, la nave espacial también transmitirá una señal de alerta a la Tierra para activar otros telescopios en la Tierra y en el espacio que operan en otras longitudes de onda (desde radio hasta rayos gamma). Rápidamente señalarán la nueva fuente para recopilar valiosos datos de múltiples longitudes de onda, lo que permitirá un estudio más exhaustivo del evento.
La ESA ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de la instrumentación científica de la sonda Einstein. Brindó apoyo para probar y calibrar los detectores de rayos X y la óptica de WXT. La ESA desarrolló el conjunto de espejos de uno de los dos telescopios de FXT en colaboración con MPE y Media Lario (Italia).
El conjunto del espejo FXT se basa en el diseño y la tecnología de la misión XMM-Newton de la ESA y el telescopio de rayos X eROSITA. MPE contribuyó con el conjunto de espejos para el otro telescopio de FXT y desarrolló los módulos detectores para ambas unidades de FXT. La ESA también proporcionó el sistema para desviar electrones no deseados de los detectores (el desviador de electrones).
A lo largo de la misión, se utilizarán las estaciones terrestres de la ESA para ayudar a descargar los datos de la nave espacial. La ESA tiene una larga trayectoria en el avance de la astronomía de altas energías. XMM-Newton e Integral han estado examinando el Universo en rayos X y gamma durante más de dos décadas, lo que ha permitido grandes avances en este campo. La ESA también participa en la Misión de espectroscopía e imágenes de rayos X (XRISM), liderada por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) en colaboración con la Nasa que se lanzó en el verano de 2023.
«Las capacidades de la sonda Einstein son muy complementarias a los estudios en profundidad de fuentes cósmicas individuales permitidos por las otras misiones», comenta Erik Kuulkers. «Este detector de rayos X es también el precursor ideal de la misión NewAthena de la ESA, actualmente en estudio y que será el observatorio de rayos X más grande jamás construido».
