A Sonda Einstein, lançada no início de 2024, iniciou a sua missão com imagens promissoras da primeira luz mostrando os seus avançados telescópios de raios X, concebidos para explorar o universo dinâmico em colaboração com parceiros internacionais. Crédito: Academia Chinesa de Ciências
A Sonda Einstein demonstra com sucesso capacidades de vigilância de raios X através de sua inovadora óptica de olho de lagosta.
As primeiras imagens capturadas pela missão inovadora foram apresentadas no 7º workshop do consórcio Einstein Probe, em Pequim. Eles ilustram todo o potencial do satélite e mostram que a sua nova óptica, que imita os olhos de uma lagosta, está pronta para monitorizar o céu em raios-X. O telescópio espacial de raios X ampliou alguns objetos celestes bem conhecidos para nos dar uma ideia do que a missão é capaz.
Lançada em 9 de janeiro de 2024, a sonda Einstein Probe da Academia Chinesa de Ciências (CAS) junta-se ao XMM-Newton da ESA e JAXAdo XRISM em sua busca para descobrir o Universo em luz de raios X. A missão é uma colaboração liderada pelo CAS com a ESA, o Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) (Alemanha) e o Centro Nacional de Estudos Espaciais (CNES) (França).
Nos meses desde a descolagem, a equipa de operações da missão tem realizado os testes necessários para confirmar a funcionalidade da nave espacial e calibrar os instrumentos científicos. Durante esta fase crucial, a Sonda Einstein capturou dados científicos de várias fontes de raios X.
Estas imagens da primeira luz demonstram as excelentes capacidades dos dois instrumentos científicos da Sonda Einstein. O Telescópio de Raios X de Campo Amplo (WXT) pode observar um panorama de quase um décimo primeiro da esfera celeste de uma só vez, enquanto o Telescópio de Raios X de Acompanhamento (FXT), mais sensível, oferece close-ups e pode localizar imagens curtas. -eventos vividos capturados pelo WXT.
“Estou muito satisfeito por ver as primeiras observações da Sonda Einstein, que mostram a capacidade da missão de estudar vastas extensões do céu de raios X e descobrir rapidamente novas fontes celestes,” diz a Prof. Carole Mundell, Diretora de Ciência da ESA. “Estes dados iniciais dão-nos uma visão tentadora do Universo dinâmico de alta energia que em breve estará ao alcance das nossas comunidades científicas. Parabéns às equipas de ciência e engenharia do CAS, MPE, CNES e ESA pelo seu trabalho árduo para alcançar este importante marco.”
A capacidade da missão de detectar prontamente novas fontes de raios X e monitorizar como elas mudam ao longo do tempo é fundamental para melhorar a nossa compreensão dos processos mais energéticos no cosmos. Poderosos raios X são emitidos através do Universo quando estrelas de nêutrons colidem, supernovas explodem e matéria é engolida por buracos negros ou ejetada pelos esmagadores campos magnéticos que as envolvem.
Esta vista panorâmica da nossa Via Láctea em luz de raios X foi obtida como parte da campanha de calibração e teste da Sonda Einstein no espaço. Durante este teste de observação que durou mais de 11 horas, o satélite detectou vários objetos celestes que geram raios X. Cada objeto é capturado como uma cruz roxa devido à forma como a nova ótica do olho de lagosta da espaçonave funciona. As observações de raios X são mostradas no topo de uma imagem óptica da Via Láctea criada pelos telescópios terrestres do Observatório Europeu do Sul.
O Telescópio de raios X de campo amplo (WXT) da Sonda Einstein consiste em doze módulos que cobrem mais de 3.600 graus quadrados do céu. O satélite pode capturar todo o céu noturno em três órbitas ao redor da Terra. Enquanto monitoriza o céu, a missão irá detectar raios-X de eventos poderosos como supernovas, material que cai em buracos negros ou mesmo colisão de estrelas de neutrões. O Telescópio de Raios X de Acompanhamento (FXT) pode posteriormente ampliar esses objetos e fornecer informações mais detalhadas.
Credit: EPSC, NAO/CAS; DSS; ESO
Olhos de lagosta monitorando o universo
O instrumento WXT da Sonda Einstein consiste em doze módulos apresentando a nova tecnologia de olho de lagosta que foi testada em vôo em 2022 pelo demonstrador de tecnologia LEIA (Lobster Eye Imager for Astronomy). Os doze módulos fornecem um campo de visão de mais de 3.600 graus quadrados, permitindo que a Sonda Einstein monitore todo o céu noturno em apenas três órbitas.
Durante os seus primeiros meses no espaço, o WXT iniciou o seu trabalho de manter um olhar atento sobre o céu de raios-X. As detecções de objetos energéticos parecem um sinal de mais aceso devido à forma como a nova ótica de olho de lagosta do instrumento funciona. A primeira fonte transitória de raios X – um objeto astronômico que não brilha continuamente, mas aparece e desaparece novamente – foi descoberta em 19 de fevereiro. Esta explosão de raios gama candidata durou 100 segundos. A Sonda Einstein descobriu outras 14 fontes temporárias de raios X e também capturou raios X de 127 estrelas flamejantes.
Esta imagem ilustra o mecanismo de medição do Telescópio de raios X de campo amplo da Sonda Einstein. Os raios X vindos do Universo entram no telescópio e são passados por tubos quadrados em direção a um detector de luz CMOS, onde criam uma imagem em forma de “plus”.
Alguns raios X não interagem com as paredes dos tubos quadrados e podem acabar em qualquer lugar do detector. No entanto, a maioria dos raios X será refletida nas paredes. Os raios X refletidos apenas por uma parede superior ou inferior causarão uma barra horizontal no detector. Da mesma forma, os raios X que refletem apenas na parede esquerda ou direita causarão a barra vertical. Finalmente há os raios X que refletem em ambas as paredes, esses raios duplos refletidos acabam no meio da imagem causando um sinal intenso.
Crédito: Academia Chinesa de Ciências
Durante a missão, as descobertas do instrumento de campo amplo guiarão uma série de telescópios terrestres e espaciais para realizar observações de acompanhamento em múltiplas bandas de comprimento de onda. Observações de acompanhamento de raios X também podem ser obtidas usando o instrumento FXT do satélite.
Omega Centauri é o maior aglomerado da Via Láctea, com uma massa um milhão de vezes maior que a do nosso Sol. Durante os primeiros meses da Sonda Einstein no espaço, as observações do conhecido aglomerado ajudaram a testar e calibrar a qualidade da imagem do satélite.
Os sistemas binários que compreendem uma estrela com um buraco negro ou uma estrela de nêutrons companheira geram raios X quando o material da estrela cai sobre sua companheira pesada. Muitos desses sistemas chamam Omega Centauri de lar, fazendo-o brilhar intensamente na luz de raios X. O Telescópio de Raios-X de Acompanhamento da Sonda Einstein observou a estrutura e a região central do aglomerado globular. Crédito: Academia Chinesa de Ciências
Observações de acompanhamento rápido
O instrumento FXT da Sonda Einstein possui um conjunto de dois telescópios de raios X para estudos detalhados de objetos e eventos emissores de raios X. Durante os últimos meses, o FXT provou ser um instrumento confiável para observar uma série de fontes de raios X. As primeiras imagens colocam em foco um remanescente de supernova, uma galáxia elíptica, um aglomerado globular e uma nebulosa.
Notavelmente, a FXT já realizou uma observação de acompanhamento de um evento de raios X detectado pela WXT em 20 de março de 2024.
“É surpreendente que, embora os instrumentos ainda não estivessem totalmente calibrados, já pudéssemos realizar uma observação de acompanhamento crítica em termos de tempo usando o instrumento FXT de um transiente rápido de raios X detectado pela primeira vez pelo WXT”, explica o Dr. Cientista do Projeto da Sonda Einstein da ESA. “Isso mostra do que a Sonda Einstein será capaz durante sua pesquisa.”
Uma imagem de Puppis A em luz de raios X, tirada como parte da campanha de teste e calibração da Sonda Einstein. Puppis A é o remanescente de uma explosão de supernova que ocorreu há 4.000 anos, o ponto brilhante no centro é a estrela remanescente. A estrutura semelhante a uma nuvem que a rodeia provém de material quente gerado e expelido durante a supernova. O Telescópio de Raios-X de Acompanhamento (FXT) da Sonda Einstein capturou esta imagem. Acompanhando esta imagem, o FXT também forneceu um espectro da fonte traçando a distribuição de energia da sua luz. Isto permite aos cientistas descobrir quais são os elementos presentes neste remanescente de supernova. Crédito: Academia Chinesa de Ciências
Qual é o próximo?
Nos próximos meses, a Sonda Einstein continuará a passar por atividades de calibração em órbita antes de iniciar as suas observações científicas de rotina em meados de junho. Durante a missão de três anos, o satélite circulará a Terra a uma altura de 600 km e manterá os olhos no céu em busca de eventos transitórios de raios-X. Usando o telescópio de acompanhamento FXT, a missão irá observar mais profundamente eventos recentemente detectados e outros objetos interessantes conhecidos.
As capacidades da Sonda Einstein são altamente complementares aos estudos aprofundados de fontes cósmicas individuais possibilitados pelo XMM-Newton e XRISM. O seu levantamento é fundamental para a preparação para as observações de raios X do futuro da ESA Nova Atenas missão, atualmente em estudo e que será o maior observatório de raios X já construído.
A Sonda Einstein é uma missão colaborativa internacional liderada pela Academia Chinesa de Ciências (CAS) com o Agência Espacial Europeia (ESA), o Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE), Alemanha, e o Centre National D’Etudes Spatiales (CNES), França. A ESA e a MPE contribuíram com componentes-chave da FXT. A ESA participa no projecto Einstein Probe como uma missão de oportunidade e tem prestado apoio para testar e calibrar os detectores de raios X e a óptica do WXT. As estações terrestres da ESA serão utilizadas para ajudar a descarregar os dados, enquanto o CNES fornece uma rede terrestre de recepção VHF (frequência muito alta) para a ligação descendente rápida e em tempo real de dados científicos. Em troca das suas contribuições, a ESA terá acesso a 10% dos dados científicos da Sonda Einstein.
