Lanzamiento de una innovadora misión de rayos X con una óptica inspirada en los ojos de la langosta

A cambio de contribuir al desarrollo de esta misión y a la definición de sus objetivos científicos, la ESA tendrá acceso al 10 % de los datos generados por las observaciones de la sonda.

"Gracias a su innovador diseño, la sonda espacial Einstein Probe puede monitorizar grandes franjas del cielo de un solo vistazo. De este modo, podemos descubrir un gran número de nuevas fuentes y, al mismo tiempo, estudiar el comportamiento de la emisión de rayos X procedente de objetos celestes conocidos durante largos períodos de tiempo", explica Erik Kuulkers, científico del proyecto sonda Einstein Probe de la ESA. "El cosmos es nuestro único laboratorio para investigar los procesos más energéticos. Misiones como la Einstein Probe son esenciales para avanzar en nuestra comprensión de estos procesos y aprender más sobre aspectos fundamentales de la física de altas energías".

Un ojo atento al cielo de rayos X

A diferencia de las estrellas que salpican nuestro cielo por la noche y marcan con precisión las constelaciones, la mayoría de los objetos del cosmos que brillan en rayos X son altamente variables. Se iluminan y atenúan continuamente y, en muchos casos, aparecen brevemente antes de desaparecer durante largos períodos (en ese caso se denominan transitorios) o para siempre.

Generada por tumultuosos eventos cósmicos, la emisión de rayos X procedente de fuentes astronómicas es muy impredecible. Sin embargo, contiene información fundamental sobre algunos de los objetos y fenómenos más enigmáticos de nuestro universo. Los rayos X se asocian a colisiones entre estrellas de neutrones, explosiones de supernova, materia que cae sobre agujeros negros o estrellas hiperdensas, o partículas de alta energía expulsadas de los discos de material incandescente que rodean estos objetos exóticos y misteriosos.

La sonda Einstein Probe mejorará nuestra comprensión de estos eventos cósmicos mediante el descubrimiento de nuevas fuentes y el seguimiento de la variabilidad de los objetos que emiten en rayos X en todo el cielo.

La capacidad de detectar rutinariamente nuevas fuentes de rayos X es fundamental para avanzar en nuestra comprensión del origen de las ondas gravitacionales. Cuando dos objetos masivos hiperdensos, como dos estrellas de neutrones o agujeros negros, chocan crean ondas en el tejido del espacio-tiempo que viajan a través de distancias cósmicas y llegan hasta nosotros. Algunos detectores en la Tierra son capaces de registrar esta señal, pero a menudo no pueden localizar la fuente. Si se trata de estrellas de neutrones, este «choque cósmico» va acompañado de un enorme estallido de radiación en todo el espectro electromagnético y especialmente en rayos X. Al permitir a los científicos estudiar rápidamente estos eventos de corta duración, la sonda Einstein Probe nos ayudará a identificar el origen de muchos de los pulsos de ondas gravitacionales que se observan en la Tierra.

Ojos de langosta en el espacio

Para lograr todos sus objetivos científicos, la sonda Einstein Probe está equipada con una nueva generación de instrumentos de alta sensibilidad y capaces de observar grandes áreas del cielo: el telescopio de rayos X de campo amplio WXT (Wide-field X-ray telescope) y el telescopio de rayos X de seguimiento FXT (Follow-up X-ray Telescope).

WXT tiene un diseño óptico modular que imita los ojos de una langosta y utiliza la innovadora tecnología Micro Pore Optics. Esto permite al instrumento observar 3600 grados cuadrados (casi una décima parte de la esfera celeste) en una sola toma. Gracias a esta capacidad única, la sonda Einstein Probe puede observar casi todo el cielo nocturno en tres órbitas alrededor de la Tierra (cada órbita tarda 96 minutos).

Las nuevas fuentes de rayos X y otros eventos interesantes detectados por el WXT se seleccionan y estudian en detalle con el FXT, que es más sensible. Y lo que es más importante, la nave también transmitirá una señal de alerta para activar otros telescopios en la Tierra y en el espacio que operan en otras longitudes de onda (desde radio hasta rayos gamma). Estos apuntarán rápidamente a la nueva fuente para recopilar datos valiosos en múltiples longitudes de onda, lo que permitirá un estudio más exhaustivo del evento.

Contribución europea

La ESA ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de la instrumentación científica de la sonda Einstein Probe. Proporcionó soporte para probar y calibrar los detectores de rayos X y la óptica de WXT. La ESA desarrolló el conjunto de espejos de uno de los dos telescopios del FXT en colaboración con MPE y Media Lario (Italia).

El conjunto de espejos del FXT se basa en el diseño y la tecnología de la misión XMM-Newton de la ESA y la misión eROSITA de la Agencia Espacial Alemana (DLR). MPE aportó el conjunto de espejos para el otro telescopio del FXT y desarrolló los módulos detectores de las dos unidades del FXT. Para el FXT, la ESA también proporcionó el sistema para desviar los electrones no deseados de los detectores (el desviador de electrones). 

A lo largo de la misión, las estaciones terrestres de la ESA ayudarán a descargar los datos de la nave.

La flota de misiones de alta energía de la ESA

La ESA cuenta con un amplio historial de avances en la astronomía de altas energías. XMM-Newton e Integral llevan más de dos décadas escrutando el universo en rayos X y rayos gamma, lo que ha dado lugar a grandes avances en este campo. La ESA también participa en la misión de imagen y espectroscopía de rayos X XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission, dirigida por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) en colaboración con la NASA, que se lanzó en el verano de 2023.

"Las capacidades de la sonda Einstein Probe son altamente complementarias a los estudios en profundidad de fuentes cósmicas individuales que permiten las otras misiones", comenta Erik. "Este observador de rayos X es también el precursor ideal de la misión NewAthena de la ESA, actualmente en estudio y que será el mayor observatorio de rayos X jamás construido".

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