EP-WXT Pathfinder, de experimentele versie van een module die uiteindelijk deel zal uitmaken van de breedveldröntgentelescoop (WXT) aan boord van de astronomische satelliet Einstein Probe (EP), heeft op 27 augustus de eerste resultaten vrijgegeven van een eerdere testvlucht . Deze omvatten een 800-seconden röntgen time-lapse foto van een gebied van het galactische centrum, een dicht gebied in de kern van ons eigen melkwegstelsel, de Melkweg.

Dit zijn de eerste breedveld-röntgenfoto's van ons universum die tot nu toe beschikbaar zijn voor het publiek, vastgelegd door de eerste echt groothoek-röntgenfocusserende beeldtelescoop die ooit in de ruimte is gevlogen.

De resultaten werden gerapporteerd door wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) tijdens de Tweede China Space Science Assembly in Taiyuan, China.

Sinds de eerste detectie van röntgensignalen uit de diepten van het heelal 60 jaar geleden, was er tot Pathfinder geen breedbeeld-röntgenfocustelescoop beschikbaar voor röntgenonderzoek en -bewaking.

De Pathfinder werd in een baan om de aarde gestuurd om de prestaties van de module in de baan te verifiëren. De experimentele reis is bedoeld om de weg vrij te maken voor de toekomstige in-orbit wetenschappelijke operatie van EP, aangezien het waarnemingen doet in de zachte röntgengolfband.

EP zal open vragen in de astrofysica in het tijdsdomein onderzoeken door middel van observatie van transiënten. De missie wordt gesponsord door CAS in samenwerking met de European Space Agency (ESA) en het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics en zal naar verwachting eind 2023 vliegen.

De WXT-testmodule bestrijkt een gezichtsveld tot 340 vierkante graden (18,6°×18,6°) breed, waardoor het de eerste echt groothoek-röntgenfocusserende beeldtelescoop is. Röntgenbeeldvorming door lichtstralen te buigen (focussen) is notoir moeilijk vanwege de hoge energie van röntgenfotonen; en het is nog moeilijker om heldere beelden te krijgen vanuit een breed gezichtsveld. Dankzij een state-of-the-art technologie genaamd lobster-eye micropore-optiek, heeft de testmodule een gezichtsveld dat minstens 100 keer zo groot is als dat van andere focusserende röntgencamera's. De complete WXT om aan boord van EP te vliegen, zal bestaan ​​uit 12 van dergelijke identieke modules, die een gezichtsveld bestrijken tot 3.600 vierkante graden breed.

Tijdens de testvlucht heeft Pathfinder in totaal vier dagen experimentele waarnemingen in de baan om de aarde uitgevoerd en authentieke röntgenspectra en afbeeldingen verkregen op basis van echte metingen.

De belangrijkste componenten van Pathfinder zijn onder meer de röntgenbeeldspiegelconstructie, die een reeks van 36 micropore kreeftenoogplaten bevat en een brandvlakdetector die is samengesteld uit vier sets grootformaat beeldsensoren.

Hoewel deze resultaten nog voorlopig zijn en er uitgebreide gegevensverwerking moet worden uitgevoerd, toont de testvlucht aan dat zelfs een eenmalige waarneming röntgenbronnen kan bestrijken vanuit alle richtingen binnen het waargenomen stukje hemel, inclusief zwarte gaten met stellaire massa en neutronen sterren. De waarneming legde ook de verheldering vast van röntgenstralen van een dubbelstersysteem dat een neutronenster bevat. De gegevens van deze waarnemingen geven informatie over hoe de röntgenstraling van dergelijke hemellichamen in de loop van de tijd verandert, evenals de röntgenspectra van deze hemellichamen. De beelden en spectra die het resultaat zijn van de testwaarnemingen zijn zeer consistent met simulaties.

Het instrument richtte zich ook op een aantal andere röntgenbronnen, waaronder de Grote Magelhaense Wolk (LMC), een van onze naburige sterrenstelsels. De resultaten tonen aan dat zelfs een eenmalige waarneming het hele melkwegstelsel kan bestrijken en meerdere röntgenbronnen kan detecteren, waaronder zwarte gaten, neutronensterren en supernovaresten. De heldere afbeelding van het instrument van een verre quasar, 3C 382, ​​op een afstand van 810 miljoen lichtjaar, onthult zijn vermogen om relatief zwakke röntgenbronnen te detecteren. In zijn toekomstige waarnemingen wordt verwacht dat de imager de röntgenvariabiliteit van hemellichamen effectief zal volgen en nieuwe tijdelijke bronnen zal ontdekken.

Volgens Dr. Yuan Weimin, hoofdonderzoeker (PI) van de EP-missie en onderzoeker bij de National Astronomical Observatories van de Chinese Academie van Wetenschappen (NAOC), tonen de eerste resultaten aan dat "het instrument soepel werkt" en voldoet aan de vereisten van de EP WXT-module. "Het is opwindend om te zien dat de tien jaar durende inspanning zijn eerste vruchten afwerpt", zei hij.

Andere onderzoekers die betrokken waren bij de EP-missie waren ook tevreden.

Dr. Zhang Chen, PI van de WXT-spiegelassemblage, zei dat de resultaten "overvloedige, hoogwaardige gegevens" beloven nadat de sonde is gelanceerd.

Prof. Paul O'Brien, door ESA aangestelde wetenschapper voor de EP-missie en onderzoeker aan de Universiteit van Leicester, zei dat de resultaten "echt indrukwekkend" zijn.

"We wachten al tientallen jaren op een echte wide-field, zachte röntgencamera, dus het is geweldig om de WXT-testmodule tijdens de vlucht op EP-WXT Pathfinder te zien", zegt prof. Richard Willingale, prof. O' Briens collega aan de Universiteit van Leicester. + Verder verkennen

De positie van de magnetopauze afleiden uit simulatie van zachte röntgenfoto's met een breed gezichtsveld