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El Observatorio de rayos X Athena: Portal de apoyo a la comunidad

  • Athena: revealing the Hot and Energetic Universe

    Athena: revelando el universo caliente y energético

  • ¿Dónde están los bariones calientes y cómo evolucionan?

  • Revelar las causas y efectos de la retro-alimentación cósmica

  • Trazar la acreción oscurecida en la época de formación de las galaxias

  • Comprender la física de la acreción hacia objetos compactos

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Publicaciones Athena

"Measuring turbulence and gas motions in galaxy clusters via synthetic Athena X-IFU observations" por M. Roncarelli et al

MRoncarelli

 

The X-IFU that will be on board of Athena will allow a major breakthrough in our understanding of the physics of galaxy clusters. Besides thermodynamics quantities, such as density and temperature, that are already measurable by current X-ray instruments, the X-IFU will unveil the kinematics of the intracluster medium, mapping gas velocity and velocity dispersion by studying the emission lines of heavy elements. 

In this work, it is simulated a set of realistic X-IFU observation of galaxy clusters with the injection of turbulent motions, to test the accuracy of the X-IFU to recover and map their internal kinematics. It is shown that the X-IFU will be able to map kinematic quantities with great accuracy. This will open the possibility not only to measure intracluster turbulence but also to observe galaxy clusters rotation and the accretion of matter from the large-scale structure of the Universe with unprecedented detail.
 

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"The Performance of the Athena X-ray Integral Field Unit at Very High Count Rates", by P. Peille

Peille XIFU JLTPAbstract: "The Athena X-ray Integral Field Unit (X-IFU) will operate at 90 mK a hexagonal matrix of 3840 Transition Edge Sensor pixels providing spatially resolved high-resolution spectroscopy (2.5 eV FWHM up to 7 keV) between 0.2 and 12 keV. During the observation of very bright X-ray sources, the X-IFU detectors will receive high photon rates going up to several tens of counts per second per pixel and hundreds per readout channel, well above the normal operating mode of the instrument. In this paper, we investigate through detailed end-to-end simulations the performance achieved by the X-IFU at the highest count rates. Special care is notably taken to model and characterize pulse processing limitations, readout-chain saturation effects, as well as the non-Gaussian degradation of the energy redistribution from crosstalk at the focal plane level (both thermal and electrical). Overall, we show that the instrument performance should safely exceed the scientific requirements, and in particular that more than 50 % throughput at 1 Crab in the 5–8 keV band can be achieved with better than 10 eV average resolution with the use of a Beryllium filter, enabling breakthrough science in the field of bright sources."

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"Multi-parameter Nonlinear Gain Correction of X-ray Transition Edge Sensors for the X-ray Integral Field Unit", by E. Cucchetti

180427ECucchettiAbstract: "With its array of 3840 Transition Edge Sensors (TESs), the Athena X-ray Integral Field Unit (X-IFU) will provide spatially resolved high-resolution spectroscopy (2.5 eV up to 7 keV) from 0.2 to 12 keV, with an absolute energy scale accuracy of 0.4 eV. Slight changes in the TES operating environment can cause significant variations in its energy response function, which may result in systematic errors in the absolute energy scale. We plan to monitor such changes at pixel level via onboard X-ray calibration sources and correct the energy scale accordingly using a linear or quadratic interpolation of gain curves obtained during ground calibration. However, this may not be sufficient to meet the 0.4 eV accuracy required for the X-IFU. In this contribution, we introduce a new two-parameter gain correction technique, based on both the pulse-height estimate of a fiducial line and the baseline value of the pixels. Using gain functions that simulate ground calibration data, we show that this technique can accurately correct deviations in detector gain due to changes in TES operating conditions such as heat sink temperature, bias voltage, thermal radiation loading and linear amplifier gain. We also address potential optimisations of the onboard calibration source and compare the performance of this new technique with those previously used."

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"Chasing the observational signatures of seed black holes at z greater than 7: candidate observability", by R. Valiante et al

ChasingTheObservational

Abstract: "Observing the light emitted by the first accreting black holes (BHs) would dramatically improve our understanding of the formation of quasars at z > 6, possibly unveiling the nature of their supermassive black hole (SMBH) seeds. In previous works we explored the relative role of the two main competing BH seed formation channels, Population III remnants (low-mass seeds) and direct collapse BHs (high-mass seeds), investigating the properties of their host galaxies in a cosmological context. Building on this analysis, we predict here the spectral energy distribution and observational features of low- and high-mass BH seeds selected among the progenitors of a z~6 SMBH. We derive the processed emission from both accreting BHs and stars by using the photo-ionization code Cloudy, accounting for the evolution of metallicity and dust-to-gas mass ratio in the interstellar medium of the host galaxies, as predicted by the cosmological data- constrained model GAMETE/QSOdust. We show how future missions like JWST and ATHENA will be able to detect the light coming from SMBH progenitors already at z~16. We build upon previous complementary studies and propose a method based on the combined analysis of near infrared (NIR) colors, IR excess (IRX) and UV continuum slopes (i.e. color-color and IRX-Beta diagrams) to distinguish growing seed BH host galaxies from starburst-dominated systems in JWST surveys. Sources selected through this criterion would be the best target for follow-up X-ray observations."

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Advanced Telescope for High Energy Astrophysics

 

Athena (Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics) es la misión observatorio de rayos X seleccionada por la Agencia Europea del Espacio (ESA), dentro de su programa Cosmic Vision 2015-2025, para abordar el tema científico El Universo Caliente y Energético. Es la segunda misión grande (clase L) dentro de dicho programa y su lanzamiento está previsto a comienzos la década de 2030.

Athena estudiará cómo los bariones calientes se agrupan en grupos y cúmulos de galaxias, determinará su enriquecimiento químico a lo largo del tiempo cósmico, medirá su energía mecánica y caracterizará los bariones perdidos que se espera residan en estructuras filamentarias intergalácticas. Al mismo tiempo, estudiará la física de la acreción hacia los objetos compactos, encontrará los agujeros negros supermasivos con acreción más tempranos y trazará su crecimiento incluso en los entornos más oscurecidos, y mostrará cual es su influencia en la evolución de galaxias y cúmulos a través del proceso de retro-alimentación (feedback). Athena tendrá también capacidad observacional de respuesta rápida a los Objetos de Oportunidad (TOO), permitiendo estudios de los GRBs y otros fenómenos transitorios (más detalles en el capítulo de Ciencia).

Athena constará de un telescopio de rayos X de gran apertura e incidencia rasante, que utilizará una tecnología innovadora (óptica de poros de Si de altas prestaciones) desarrollada en Europa, con 12 m de longitud focal y 5 segundos de arco HEW de resolución angular en el eje. El plano focal contiene dos instrumentos. Uno es el Wide Field Imager (WFI) capaz de proporcionar imagen de alta sensibilidad y alta velocidad de recuento. El otro instrumento es el X-ray Integral Field Unit (X-IFU) que proporcionará espectroscopía de alta resolución espacialmente resuelta sobre un limitado campo de visión (más detalles en el capítulo de Misión).

Con sus incomparables capacidades, Athena será un observatorio verdaderamente revolucionario, operando en combinación con otros grandes observatorios a lo largo del espectro electromagnético que estarán disponibles a finales de la década de 2020 (como ALMA, ELT, JWST, SKA, CTA, etc.)