El 26 de agosto de 2023 marcará un día de importancia para la astronomía, ya que está programado el lanzamiento de la Misión de Imágenes y Espectroscopía de Rayos X (XRISM por sus siglas en inglés). Esta ambiciosa misión tiene como objetivo observar los objetos y eventos más energéticos en el cosmos, desvelando así la evolución del Universo y la estructura del espacio-tiempo.
XRISM es una colaboración entre la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA), la Nasa y la Agencia Espacial Europea (ESA), que participa de manera significativa en el proyecto. Como parte de la colaboración, la ESA recibirá el 8% del tiempo de observación disponible en XRISM a cambio de proporcionar hardware y asesoramiento científico. Esto permitirá a los científicos europeos proponer fuentes celestiales para ser observadas en luz de rayos X y lograr avances en esta área de la astronomía.
«La astronomía de rayos X nos permite estudiar los fenómenos más energéticos en el Universo. Es clave para responder a preguntas importantes en la astrofísica moderna: cómo evolucionan las estructuras más grandes en el Universo, cómo se distribuyó la materia de la que estamos compuestos a lo largo del cosmos y cómo las galaxias son moldeadas por los agujeros negros masivos en sus centros», comenta Matteo Guainazzi, científico del proyecto XRISM en la ESA.
«XRISM será un valioso puente entre otras misiones de rayos X de la ESA: XMM-Newton, que sigue siendo exitosa después de 24 años en el espacio, y Athena, que está prevista lanzarse a finales de la década de 2030″.
Revelando el Universo caliente y energético
Aunque cuando miramos al cielo vemos estrellas y galaxias, estas observaciones nos brindan relativamente poca información sobre el funcionamiento del Universo. Lo que permanece invisible a nuestros ojos es el gas que emite rayos X y que se encuentra entre las estrellas y galaxias, y este puede revelarnos mucho más.
Los rayos X son liberados en las explosiones más energéticas y en los lugares más calientes del Universo. Esto incluye al gas supercaliente que rodea a los bloques de construcción más grandes del Universo: los cúmulos de galaxias. JAXA ha diseñado XRISM para detectar la luz de rayos X proveniente de este gas, lo que ayudará a los astrónomos a medir la masa total de estos sistemas y revelar información sobre la formación y evolución del Universo.
Las observaciones de XRISM de los cúmulos de galaxias también proporcionarán información sobre cómo el Universo produjo y distribuyó los elementos químicos. El gas caliente en estos cúmulos es un remanente del nacimiento y muerte de estrellas a lo largo de la historia del Universo. Al estudiar los rayos X emitidos por el gas, XRISM descubrirá qué «metales» (elementos más pesados que el hidrógeno y el helio) contiene y cómo el Universo se enriqueció con ellos.
Mientras tanto, XRISM se acercará más a los objetos individuales que emiten rayos X para adentrarse en la física fundamental. La misión medirá la luz de rayos X de objetos increíblemente densos, como los agujeros negros supermasivos activos que se encuentran en el centro de algunas galaxias; esto nos ayudará a comprender cómo estos objetos deforman el espacio-tiempo circundante y en qué medida influyen en sus galaxias anfitrionas a través de «vientos» de partículas eyectadas a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.
Contribuciones europeas a un esfuerzo global
«La ESA y la comunidad europea tienen una historia de participación en los telescopios espaciales de alta energía de JAXA», explica Matteo. «Continuar esta colaboración a través de XRISM conlleva enormes beneficios para ambas agencias espaciales».
La comunidad de astronomía de alta energía de Europa está muy calificada. Sus miembros han estado involucrados en la definición de los objetivos científicos de XRISM y se les encomendó por parte de JAXA la tarea de elegir muchos de los objetos cósmicos de «prueba» que la misión observará para verificar su rendimiento antes de que comience el programa de observación científica.
Además de esta contribución científica, JAXA ha confiado en Europa la entrega de varios componentes hardware que serán vitales para el éxito de la misión. La ESA ha proporcionado un telescopio óptico probado en el espacio para garantizar que XRISM siempre sepa hacia dónde está apuntando, y dos dispositivos separados que juntos detectarán el campo magnético de la Tierra y orientarán la nave espacial en consecuencia.
Europa también ha contribuido al novedoso instrumento Resolve de XRISM, que medirá la energía de los fotones de rayos X entrantes. Esto permitirá a los astrónomos calcular la temperatura y el movimiento del gas caliente que emite rayos X con una precisión sin precedentes. Resolve es un precursor científico y tecnológico para la futura misión Athena de la ESA, que volará con un instrumento muy similar.
Mantener el detector de Resolve frío, a tan solo una fracción de un grado por encima del cero absoluto, es vital; la industria europea proporcionó los «tubos de calor en bucle» que se encargarán de esta importante tarea. El SRON en los Países Bajos proporcionó la rueda de filtros de seis posiciones del instrumento; cada filtro se puede colocar sobre el instrumento para cumplir un objetivo diferente. La Universidad de Ginebra en Suiza desarrolló la electrónica para la rueda de filtros.
