Рентгеново изображение на половината Вселена (видео)

Ваня Милева Последна промяна на 05 февруари 2024 в 00:00 2622 0

Това изображение показва половината от рентгеновото небе, проектирано върху кръг с център Млечния път отляво и галактическата равнина, минаваща хоризонтално. Фотоните са оцветени в зависимост от тяхната енергия (червено за енергии 0,3-0,6 keV, зелено за 0

Кредит MPE, J. Sanders for the eROSITA consortium

Това изображение показва половината от рентгеновото небе, проектирано върху кръг с център Млечния път отляво и галактическата равнина, минаваща хоризонтално. Фотоните са оцветени в зависимост от тяхната енергия (червено за енергии 0,3-0,6 keV, зелено за 0,6-1 keV, синьо за 1-2,3 keV).

Рентгеновата астрономия има богата на събития 60-годишна история на изследване на екстремните събития във Вселената: от експлодиращи звезди до активни галактически ядра, които със своите свръхмасивни черни дупки са може би най-мощните източници на енергия във Вселената.

Докато повечето рентгенови телескопи са създадени, за да разгледат по-отблизо подобни явления, eRosita разглежда по-голямата картина.

Тя включва най-големите структури във Вселената, нишки от горещ газ, които свързват мощни клъстери от галактики и биха могли да съдържат отговорите на най-големите въпроси: как се е развила Вселената и защо се разширява.

В научната фантастика има стар троп за това как някой внезапно получава рентгеново зрение и вижда през плътни обекти. Оказва се, че това е физически невъзможно с нашите очни ябълки. Астрономите обаче са намерили начин да заобиколят това препятствие, който ни позволява да изучаваме Вселената с рентгеново зрение.

Нарича се рентгенова астрономия и съществува от 60 години. Тя разкрива някои от най-енергийните и бурни събития и обекти в космоса. Сред тях са ярки квазари, експлозии на свръхнови, потоци от горещ газ между галактиките и горещи, млади звезди.

Неотдавна астрономите от консорциума eROSITA към Института за извънземна физика "Макс Планк" обявиха най-новите рентгенови данни от изследването eROSITA. То обхваща половината от рентгеновото небе и разкрива информация за 900 000 отделни рентгенови източника. Това е повече от всички, открити някога в десетилетната история на рентгеновата астрономия, включително откритията, направени с "Чандра" и други орбитални обсерватории.

Панорама на небето от eROSITA. Тази анимация показва рентгеновото небе, както се вижда от eROSITA. Рентгеновите ленти са цветно кодирани според тяхната енергия (червено за 0,3-0,6 keV, зелено за 0,6-1 keV, синьо за 1-2,3 keV) и са подчертани редица видими източници. Кредит: MPE, J. Sanders за консорциума eROSITA.

За eROSITA

eROSITA е телескоп за визуализация на слаби рентгенови лъчи на борда на спътника Spectrum-RG. Първото му изследване на цялото небе, наречено eRASS1, се провежда в продължение на 7 месеца, започвайки на 12 декември 2019 г. При най-чувствителната си настройка телескопът регистрира 170 милиона рентгенови фотона. Това позволява на камерите да измерят техните енергии и времена на пристигане.

Астрономическият екип, ръководен от главния изследовател Андреа Мерлони (Andrea Merloni), състави каталог с данни, които се публикуват за първи път. Те също така издават повече от 50 нови научни статии въз основа на своите открития. След приключването на това първо изследване инструментът извършва още три сканирания на цялото небе между юни 2020 г. и февруари 2022 г. Тази огромна съкровищница от рентгенови данни ще бъде публикувана скоро. Във видеото по-долу е обяснено повече за мисията.

Кредит: MPE, J. Sanders за консорциума eROSITA.

Съкровищницата на eROSITA за източници на рентгенови лъчи

Рентгеновата астрономия се фокусира върху горещи и енергийни обекти и събития във Вселената. Това са ядрата на галактиките (където се крият свръхмасивни черни дупки), експлозиите на свръхнови, новородените звезди и други места, където материята се нагрява до високи температури.

Този предварителен набор от данни eRASS1 посочва около 710 000 свръхмасивни черни дупки, 180 000 звезди, излъчващи рентгенови лъчи, в Млечния път и 12 000 купове от галактики. Той обхваща и малък брой други екзотични източници, като излъчващи рентгенови лъчи двойни звезди, остатъци от свръхнови, пулсари и други обекти.

"Това са умопомрачителни цифри за рентгеновата астрономия", заявява Андреа Мерлони, главен изследовател на eROSITA и първи автор на документа за каталога на eROSITA. "За 6 месеца сме открили повече източници, отколкото големите водещи мисии XMM-Newton и Chandra за почти 25 години работа."

Първото издание на данните от eROSITA представлява богат, "многопластов" поглед към небето в няколко енергии на рентгеновото лъчение. Всяко енергийно ниво разказва на астрономите нещо за обектите и събитията, излъчващи рентгенови лъчи. И за всеки набор от изображения и данни консорциумът предоставя повече информация. Има списъци на класовете източници, позициите на небето, енергиите и точното време на пристигане на фотоните в инструмента.

"Положихме огромни усилия, за да пуснем висококачествени данни и софтуер", допълва Мириам Рамос-Сеха (Miriam Ramos-Ceja), която ръководи оперативния екип на eROSITA. "Надяваме се, че това ще разшири базата от учени по света, работещи с данни за високи енергии, и ще помогне за разширяване на границите на рентгеновата астрономия."

Разделът за небето на каталога за проучване на цялото небе на eRosita (eRASS1) в две различни представяния. Лявото изображение показва разширено рентгеново излъчване, докато дясното изображение показва точкови рентгенови източници. Кредит: MPE, J. Sanders за консорциума eROSITA.

Повече от 700 000 свръхмасивни черни дупки

Научните цели на eROSITA са да използва рентгеновите лъчи като начин за откриване на горещата междугалактическа среда на 50 до 100 000 галактически клъстера и групи. Той разглежда и горещия газ в нишките между тях. Тези нишки светят в рентгеновите лъчи. Инструментът е натоварен и със задачата да открива акреционни черни дупки, скрити в галактиките. И накрая, той изучава физиката на галактическите източници на рентгеново лъчение (които включват звезди от преди основната последователност, остатъци от свръхнови и рентгенови двойни звезди).

Рентгенова снимка на eROSITA с новооткритата нишка между два галактически купа. Разпределението на галактиките (бели контури, горе вляво), както се вижда от Two Micron All Sky Survey, следва структурата на нишката. В симулацията SLOW, която е пригодена за възпроизвеждане на основните характеристики на Местната вселена, е възпроизведена и тази индивидуална система с двата клъстера и гръбнака на нишката. Кредит: Dietl et al. (2024)

В един от документите, публикувани заедно с данните от новото проучване, рентгеновите данни се използват за ограничаване на космологични модели с помощта на галактически купове. На едно от публикуваните изображения се вижда новооткрита нишка от материал. Тя се простира между една част от галактическия клъстер Abell 3667 и близкия клъстер Abell 3651. Това може да помогне на астрономите да определят колко материя съществува в така наречената "топла-гореща междугалактическа среда". То дава представа за формирането на широкомащабни структури (като галактическите купове) във Вселената.

Това рентгеново изображение показва пълния обхват на клъстера Дева (Virgo) в рентгенови лъчи, както е видян от eROSITA. Яркото бяло петно в центъра е централната галактика M87. Мъгливото бяло сияние около М87 е много горещ газ между галактиките. Той се простира в някои посоки повече, отколкото в други, и не е кръгъл. Това е доказателство, че купът Дева все още е в процес на формиране. Кредит: McCall al. (2024)

Близкият клъстер галактики Дева (Virgo) се появява и в изследването на eRASS1 и предоставя възможност за изучаване на широкомащабни нишковидни структури. По-специално астрономите искат да разберат физическите ефекти, действащи в покрайнините на тези масивни галактични купове. Използвайки данните от новото изследване, както и други изображения на цялото небе, научният екип изследва структурата на покрайнините на купа. Това включва високоенергийни емисии около галактики и групи в рамките на клъстера. Те изучават и така нареченото "рентгеново разширение" с дължина 320 килопарсека в близост до галактиката М49.

Миналата работа и бъдещето на eROSITA

От стартирането си през юни 2019 г. eROSITA осигури възможност за огромен скок напред в рентгеновата астрономия. Тя започна работа през октомври същата година, осигурявайки рентгенов поглед към космоса с висока разделителна способност. Докато сканира небето, тя забеляза промени в далечен квазар, наречен SMSS J114447.77-430859.3. Тези промени дават някои сведения за растежа на черната дупка в сърцето на квазара. Наблюдаваха се промени в промените на яркостта в сърцето на квазара, което показва, че черната дупка поглъща част от материала, който се отклонява в хоризонта на събитията ѝ. Друга част от материала се измъква под формата на мощни ветрове.

Инструментът също така откри новообразуваща се черна дупка в ранната Вселена и проследи съществуването на горещ газ около нашата галактика Млечен път. Първата светлина на инструмента е отчетена на 22 октомври 2019 г. Понастоящем той е в безопасен режим и техниците оценяват неговото състояние и безопасност.

Справка:

Merloni, A., et al., The SRG/eROSITA all-sky survey: First X-ray catalogues and data release of the Western Galactic hemisphere, A&A, 682, A34 (2024).

Arcodia, R., et al., The more the merrier: SRG/eROSITA discovers two further galaxies showing X-ray quasi-periodic eruptions, A&A accepted.

Bahar, E., et al., The SRG/eROSITA All-Sky Survey: Constraints on AGN Feedback in Galaxy Groups, A&A submitted.

Bickley, R., et al., X-ray AGNs with SRG/eROSITA: Multi-wavelength observations reveal merger triggering and post-coalescence circumnuclear blowout, MNRAS submitted.

Bogensberger, D., et al., Characterizing X-ray variability in light curves with complex sampling patterns: application to the eROSITA SEP survey.

Bogensberger, D., et al., Characterisation of the X-ray point source variability in the eROSITA south ecliptic pole field

Boller, T., et al., The eROSITA DR1 variability catalogue, A&A submitted.

Dietl, J., et al., Discovery of a >13 Mpc long X-ray filament between two galaxy clusters beyond three times their virial radii, A&A submitted.

Freund, S., et al., The SRG/eROSITA All-Sky Survey: Identifying the coronal content with HamStar, A&A accepted.

Gatuzz, E., et al., Probing the physical properties of the IGM using SRG/eROSITA spectra from blazars, A&A submitted.

Gatuzz, E., et al., SRG/eROSITA 3D mapping of the ISM using X-ray absorption spectroscopy

Georgakakis, A., et al., Ensemble X-ray variability of optically selected QSOs: dependence on black hole mass and Eddington ratio, MNRAS submitted.

Goodwin, A., et al., A radio flare associated with the nuclear transient eRASStJ234403-352640: an outflow launched by a potential tidal disruption event, MNRAS submitted.

Joseph, W. M., et al. Simultaneous X-ray and optical variability of M dwarfs observed with eROSITA and TESS.

Hoyer, N., et al., Massive Black holes in nuclear star clusters – An investigation with SRG/eROSITA data, A&A accepted.

Knies, J., et al., A new understanding of the Gemini-Monoceros X-ray enhancement from discoveries with eROSITA, A&A submitted.

Kurpas, J., et al., Detection of pulsed X-ray emission from the isolated neutron star candidate eRASSU J131716.9-402647 , A&A accepted.

Locatelli, N., et al., Discovery of the Goat Horn complex: a ~1000 deg^2 diffuse X-ray source connected to radio loop XII, A&A submitted.

Magaudda, E., et al., Transitions in magnetic behavior at the substellar boundary, A&A submitted.

Maitra, C., et al., eRASSU J060839.5−704014: A double-degenerate ultra-compact binary in the direction of the LMC , A&A accepted.

Mantovanini, S., et al., G321.3--3.9: a new supernova remnant observed with multi-band radio data and the SRG/eROSITA All-Sky Survey, A&A submitted.

Mayer, M. G. F., Becker, W., Searching for X-ray counterparts of unassociated Fermi-LAT sources and rotation-powered pulsars with SRG/eROSITA, A&A submitted.

McCall, H., et al., The SRG/eROSITA all-sky survey: View of the Virgo cluster, A&A submitted.

Michailidis, M., et al., X-ray counterpart detection and gamma-ray analysis of the SNR G279.0+01.1 with eROSITA and Fermi-LAT, A&A submitted.

Michailidis, M., et al., Study of X-ray emission from the S147 nebula with SRG/eROSITA: X-ray imaging, spectral characterization and a multiwavelength picture.

Migkas, K., et al., The SRG/eROSITA All-Sky Survey: SRG/eROSITA cross-calibration with Chandra and XMM-Newton using galaxy cluster gas temperatures, A&A submitted.

Muñoz Giraldo, D., et al., Cataclysmic variables around the period-bounce: An eROSITA-enhanced multi-wavelength catalog , A&A submitted.

Musiimenta, B., et al., Ionised AGN outflows in the Goldfish galaxy - The illuminating and interacting red quasar eFEDSJ091157.4+014 327 at z ~0.6, A&A submitted.

Nandra, K., et al., eFEDS: The Hard X-ray Selected Sample, A&A submitted.

Perinati, E., et al., Using SRG/eROSITA to estimate soft proton fluxes at the ATHENA detectors.

Poppenhaeger, K., et al., The high-energy environment of the heavy sub-Earth GJ 367 b indicates likely complete evaporation of its atmosphere, A&A submitted.

Rukdee, S., et al., Unraveling Variability and Estimating Mass Loss of Exoplanets in the Triplet Star System LTT 1445, A&A submitted.

Schmitt, J., et al., Forbidden Stars in the eROSITA all-sky survey: X-ray emission from very late type giants, A&A submitted.

Schwope, A., et al., Compact white-dwarf binaries in the combined SRG/eROSITA/SDSS eFEDS survey, A&A submitted.

Tubín-Arenas, D., et al., The eROSITA Upper Limits: Description and access to the data, A&A accepted.

Waddell, Z., et al., Hard X-ray selected AGN in the first eROSITA all-sky survey, A&A submitted.

Zangrandi, F., et al., First Study of the Supernova Remnant Population in the Large Magellanic Cloud with eROSITA , A&A submitted.

Zhang, Y., et al., The Hot Circum-Galactic-Medium in the eROSITA All Sky Survey I. X-ray Surface Brightness Profiles, A&A submitted.

Zhang, Y., et al., The Hot Circum-Galactic-Medium in the eROSITA All Sky Survey II. Scaling Relations between X-ray Luminosity and Galaxies' Mass, A&A submitted.

Zheng, X., et al., eROSITA narrowband maps at the energies of soft X-ray emission lines, A&A submitted.

Източници:

An X-ray image of half the universe, MPE

Half the Entire Sky, Seen in X-Rays, Universe Today 

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !