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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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E.Cuccheti

By Edoardo Cucchetti (IRAP, Toulouse, France)

What are we made of? Most of the atoms and elements we know of are formed within stars, either during their life (winds) or during powerful end-of-life phenomena called supernovae. In fact, different mechanisms of metal creation exist in the Universe and elements were not formed evenly during its history. To investigate this chemical enrichment, one must look in the X-rays at the hot gas within clusters of galaxies – the intra cluster medium (ICM) – which is continuously enriched through time by the billions of stars contained in its galaxies. However, to perform meaningful studies of the enrichment through cosmic time, a combination of a high-resolution spatially-resolved spectroscopy and a large telescope collective area is required. For this reason, the Athena/X-IFU will be the breakthrough instrument to investigate metal formation and circulation in the Universe.

In this paper, we tested the power of the X-IFU to fulfil this specific science objective. Using a set of simulated clusters derived from hydrodynamical simulations, we performed synthetic observations of this sample of objects through time, up to a redshift z=2 (10.4 billion years ago) with a completely realistic set-up (including e.g., background, instrumental effects). We demonstrated that with routine 100 ks observations, the X-IFU will be able to study the enrichment with unprecedented accuracy out to the outskirts of the clusters and provide solid answers to the origin of their metal content.

This work is paramount in the Athena context, as it shows the power of the mission in answering some of the key astrophysical questions of our time. It also serves as a feasibility study of the X-IFU, consolidating the current design and the need for spatially-resolved high-resolution spectroscopy.

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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, 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 de 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 comienzos de la década de 2030 (como ALMA, ELT, JWST, SKA, CTA, etc.)