Het wetenschappelijke consortium van ESA’s toekomstige NewAthena röntgentelescoop heeft haar doelen voor de missie gedefinieerd in een publicatie in Nature Astronomy.
NewAthena is ESA’s tweede grote ‘L-class’ missie en wordt een orde van grootte beter dan huidige röntgentelescopen qua gevoeligheid en spectroscopie. De wetenschappelijke doelen beslaan onder meer: het effect van sterren op de bewoonbaarheid van hun planeten, de temperatuur en druk in neutronensterren, de verdeling van metalen in het heelal en de invloed van superzware zwarte gaten op de ontwikkeling van hun moederstelsel. NewAthena gaat ook een sleutelrol spelen in multi-messenger astronomie, waarin conventionele telescopen gebruikt worden in combinatie met zwarrtekrachtsgolfdetectors en neutrino-observatorium.
Jets
SRON-astronomen focussen onder meer op hoe actieve superzware zwarte gaten hun moederstelsel en het omliggende kosmische web vormen. ‘De krachtige jets van zwarte gaten kunnen elementen zoals koolstof, zuurstof, ijzer of silicium uitstoten uit het sterrenstelsel waarin ze zijn geproduceerd, en die verspreiden over miljoenen lichtjaren,’ zegt Aurora Simionescu (SRON). ‘En nóg fascinerender is dat NewAthena ons in staat stelt om te observeren hoe die interactie plaatsvindt. Daarin zien we details van de chemische samenstelling die simpelweg niet bereikbaar zijn met de huidige telescopen.’
Neutronensterren
‘Neutronensterren zijn de enige plekken in het heelal waar stabiele vormen van ‘strange matter’ kunnen bestaan,’ zegt Anna Watts (UvA). ‘In hun zoektocht daarnaar maken röntgenastronomen gebruik van relativistische effecten waarmee ze de massa en omvang van neutronensterren meten. Vooral de grote spiegel en lage ruis van NewAthena gaan het verschil maken om dit soort ultracompacte materie te begrijpen.’
Het artikel in Nature Astronomy bouwt voort op vele jaren van wetenschappelijk en technisch werk bij ESA, in het Instrument Consortia (Wide Field Imager en X-ray Integral Field Unit), de internationale partners (NASA en JAXA) en de brede Athena-gemeenschap.
Publicatie
Mike Cruise, Matteo Guainazzi, James Aird, Francisco J. Carrera, Elisa Costantini, Lia Corrales, Thomas Dauser, Dominique Eckert, Fabio Gastaldello, Hironori Matsumoto, Rachel Osten, Pierre-Olivier Petrucci, Delphine Porquet, Gabriel W. Pratt, Nanda Rea, Thomas H. Reiprich, Aurora Simionescu, Daniele Spiga & Eleonora Troja, ‘The NewAthena mission concept in the context of the next decade of X-ray astronomy’, Nature Astronomy
The science consortium of ESA’s future X-ray telescope NewAthena has set out their science goals for the mission in a publication in Nature Astronomy.
NewAthena constitutes an ESA flagship X-ray observatory mission, providing an order-of-magnitude improvement in sensitivity, spectroscopy and survey capabilities with respect to existing observatories. It will address many open questions in modern astrophysics, such as: the effect of stars on the habitability of their planets, the temperature and pressure in neutron stars, the production and distribution of metals throughout the Universe and the effects of supermassive black holes on their host galaxy evolution. It will also contribute a key element to the field of multi-messenger astrophysics, in which conventional telescopes are used together with gravitational wave detectors and neutrino observatories.
SRON astronomers will amongst others focus on how active supermassive black holes shape their host galaxies and the surrounding cosmic web. ‘Powerful black hole jets can expel chemical elements like carbon, oxygen, iron or silicon, out of the galaxy in which they were produced, and spread them over distances of many millions of light years,’ says Aurora Simionescu (SRON). ‘NewAthena will actually enable us to observe how this fascinating interaction is happening, revealing aspects of it that are simply impossible to grasp with current instruments.’
‘Neutron stars are the only places in the Universe where stable forms of strange matter may exist,’ says Anna Watts (UvA). ‘To hunt for this, X-ray astronomers take advantage of relativistic effects that let us measure neutron star mass and radius. NewAthena’s capabilities – in particular its large area and very low background – will allow a step change in our efforts to understand the nature of ultradense nuclear matter.’
This study builds on the legacy of many years of scientific and technical work at ESA, in the Instrument Consortia (Wide Field Imager and X-ray Integral Field Unit), the international partners (NASA and JAXA), and by the broad Athena community.
Publication
Mike Cruise, Matteo Guainazzi, James Aird, Francisco J. Carrera, Elisa Costantini, Lia Corrales, Thomas Dauser, Dominique Eckert, Fabio Gastaldello, Hironori Matsumoto, Rachel Osten, Pierre-Olivier Petrucci, Delphine Porquet, Gabriel W. Pratt, Nanda Rea, Thomas H. Reiprich, Aurora Simionescu, Daniele Spiga & Eleonora Troja, ‘The NewAthena mission concept in the context of the next decade of X-ray astronomy’, Nature Astronomy