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

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El Universo Caliente y Energético

 

Athena es una misión propuesta para abordar el Tema Científico de El Universo caliente y Energético, que ha sido seleccionado por la ESA en su programa Cosmic Vision. En particular, aborda tres objetivos científicos clave:

1) Determinar cómo y cuándo se formaron las estructuras de gas caliente a gran escala en el Universo y trazar su evolución desde su época de formación hasta el momento actual.

2) Llevar a cabo un censo completo del crecimiento de agujeros negros en el Universo, determinar los procesos físicos responsables de tal crecimiento y su influencia en escalas mayores, y rastrear estos y otros fenómenos de alta energía y transitorios hasta las épocas cósmicas más tempranas.

3) Proporcionar una contribución única a la Astrofísica de la década de 2030 explorando los fenómenos de alta energía en todos los contextos astrofísicos, incluyendo aquellos aún por descubrir.

Desde la singular perspectiva que confieren a Athena sus capacidades sin precedentes de imagen y espectroscopía en el rango 0.5-12 keV, esta misión liderará la búsqueda de la solución de estas cuestiones desde su lanzamiento en 2028.

Respecto al primer objetivo, nuestro conocimiento actual establece que la mayoría de la materia ordinaria (bariones) en el Universo está en un estado templado-caliente, tanto dentro de pozos de potencial de grupos y cúmulos de galaxias, como en el llamado Medio Intergaláctico Templado Caliente (WHIM, por sus siglas en inglés), en filamentos entre las regiones más densas del Cosmos. Las observaciones en rayos X combinando imágenes de campo grande con espectroscopía de alta resolución, permitirán abordar de forma singular la investigación de cómo tales pozos de potencial se formaron y evolucionaron, y de cómo y cuándo el material atrapado en ellos fue energizado y enriquecido químicamente. Tales capacidades servirán también para estudiar el WHIM tanto en emisión como en absorción contra las fuentes brillantes del fondo.

La segunda cuestión se ha convertido en una de las más apremiantes desde que se descubrió que todas las galaxias masivas cercanas albergan un Agujero Negro Supermasivo (SMBH, con una masa intrigantemente proporcional a la del bulbo de la galaxia) y de que la evolución cósmica del crecimiento de la galaxia a través de la formación estelar y del SMBH via acreción (brillando como un Núcleo Galáctico Activo, AGN) siguen caminos paralelos, aumentando hacia atrás en el tiempo desde el momento actual hasta su momento de apogeo a corrimiento al rojo (redshift) z~1-3. ¿Nos está revelando este fascinante conjunto de pistas que los AGN de hecho moldean sus galaxias anfitrionas? ¿Cómo ocurre esto? ¿Cuánto tiempo atrás empezó todo? De nuevo, la habilidad de las observaciones de campo grande para resaltar los AGN entre la miriada de fuentes en el cielo, incluso si están altamente oscurecidas, posibilitará la detección de las elusivas poblaciones oscurecidas y de alto redshift. La espectroscopía de alta resolución revelará el funcionamiento de las partes centrales del motor del AGN (y el de otros núcleos de masa estelar con acreción en nuestra Galaxia) así como las efusiones de gas ionizado mediante las cuales se especula que los AGN influencian el entorno de su galaxia anfitriona. Finalmente, la capacidad de observación de Objetos de Oportunidad (TOO) presente en Athena, posibilitará realizar estudios de explosiones de rayos Gamma y otros fenómenos transitorios hasta las épocas cósmicas más tempranas.

Aparte de estos objetivos, las singulares e impresionantes capacidades de Athena como observatorio tendrán un profundo impacto en esencialmente todos los campos de la Astrofísica, desde la comprensión de la estructura y energía de los vientos estelares y su interacción con las atmósferas y magnetosferas de los planetas, o la exploración del comportamiento de la materia bajo condiciones extremas de densidad y campos magnéticos en binarias estelares y estrellas de neutrones, hasta el estudio de la física del enriquecimiento y calentamiento del Medio Interestelar Galáctico que se produce por explosiones de supernovas. Esto no ocurrirá de forma aislada, sino que será el resultado de las sinergias de Athena con el conjunto impresionante de instalaciones astronómicas multi longitud de onda que estarán en explotación por entonces (ej. LOFAR, SKA, ALMA, JWST, ELT, LSST, CTA, por nombrar solo algunas).

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