(Dit is een bewerkte versie van een ESA-persbericht)
Op 10 december viert ESA’s röntgentelescoop XMM-Newton dat hij al een kwart eeuw actief is in een baan om de aarde. SRON heeft bijgedragen aan een van XMM-Newton’s drie instrumenten—de Reflection Grating Spectrometer. Sinds de lancering in 1999 volgden tal van ontdekkingen. We lichten er vier uit van de afgelopen vijf jaar.
Jupiters mysterie
XMM-Newton heeft samen met NASA’s Chandra röntgentelescoop een veertig jaar oud mysterie ontrafeld: Hoe ontstaat röntgen-noorderlicht aan Jupiters polen? Het blijkt dat Jupiter zijn magneetveld meesleurt terwijl hij ronddraait, waardoor de magnetische veldlijnen worden samengeperst. Dat verhit de deeltjes die door het magneetveld naar de polen worden gevoerd zo sterk dat ze röntgenstraling uitzenden.
De rand van een superzwaar zwart gat
Samen met NASA’s NuSTAR ruimtetelescoop heeft XMM-Newton heldere röntgenvlammen waargenomen vanuit de omgeving van een superzwaar zwart gat. Dit monster is tien miljoen maal zwaarder dan onze Zon en licht in het centrum van een sterrenstelsel op 800 miljoen lichtjaar afstand. De telescopen vingen röntgenvlammen op die vanaf de corona weerkaatsten op het gas rond het zwarte gat. Daarbij zagen ze voor het eerst ook de echo van die vlammen die werden teruggekaatst door het gas aan de achterkant van het zwarte gat. Astronomen wisten een 3D-kaart te maken van de omgeving van het zwarte gat door de vertraging uit te rekenen tussen de oorspronkelijke vlammen en hun echo’s.
SRON heeft een van XMM-Newton’s drie instrumenten geleverd–de Reflection Grating Spectrometer–samen met de University of Columbia, het Paul Sherrer Institute and het Mullard Space Science Lab.
Zwart gat op de weegschaal
Nog verder weg, op een miljard lichtjaar van de Aarde, zweeft een superzwaar zwart gat dat astronomen met XMM-Newton op de weegschaal hebben gelegd. Ze keken naar de echo’s van röntgenstralen die vanuit de corona op de gasschijf rond het zwarte gat weerkaatsen. De corona is een gaswolk van een miljard graden Celsius wiens eigenschappen sterk gelinkt zijn aan die van het zwarte gat. Door te kijken naar de echo’s van haar straling konden de onderzoekers zien hoe de corona verandert. Daaruit leidden ze de massa en draaisnelheid af van het zwarte gat.
Gas klotst tussen sterrenstelsels
XMM-Newton heeft voor het eerst direct aanwijzingen gevonden dat het hete gas tussen sterrenstelsels levendig stroomt en klotst. De smoking gun was de Perseus Cluster, op 240 miljoen lichtjaar afstand. Die bevat honderden tot duizenden sterrenstelsels en een enorme hoeveelheid intergalactisch gas die met temperaturen van vijftig miljoen graden helder schijnen met röntgenlicht. XMM’s observaties van dit ‘intracluster medium’ was essentieel om meer te begrijpen over hoe clusters van sterrenstelsels vormen en evolueren. Astronomen vermoeden dat deze gigantische stromen gedreven worden door kleinere subclusters die botsen en samensmelten met het hoofdcluster.
Blik vooruit
XMM-Newton’s observaties dienen ook om ons voor te bereiden op de toekomstige ESA-missie NewAthena, met een hogere spectrale resolutie en een grotere spiegel dan elke andere röntgentelescoop. SRON ontwikkelt de camera voor NewAthena’s X-IFU spectrometer. Bovendien werkt SRON aan X-IFU’s back-up detectoren.
(This is an edited version of ESA’s press release)
On December 10th, ESA’s X-ray observatory XMM-Newton celebrates 25 years in space. SRON contributed to one of XMM-Newton’s three instruments—the Reflection Grating Spectrometer. From planets to black holes, the space telescope has delivered many ground-breaking observations of a variety of celestial objects. Let’s take a look at four fascinating discoveries from the past five years.
Jupiter’s mystery
Setting off on our journey from the Solar System, we find that XMM-Newton helped to answer a 40-year old mystery: how do X-ray auroras arise at Jupiter’s magnetic poles?
XMM’s observations combined with measurements by NASA’s Juno mission enabled astronomers to see the aurora-making mechanism at work, for the first time. As Jupiter rotates and drags its magnetic field, the field is compressed. This heats the particles trapped by the magnetic field which directs them down into the atmosphere of Jupiter, sparking the X-ray aurora.
At the edge of a gigantic black hole
In the ‘neighbourhood’ outside our home galaxy, XMM-Newton has shed light on the environments closely surrounding gigantic black holes.
ESA’s XMM-Newton and NASA’s NuSTAR space telescopes observed extremely bright flares of X-ray light coming from around a supermassive black hole. This gravitational ‘monster’ is 10 million times more massive than the Sun and lies at the centre of a spiral galaxy 800 million light-years from Earth.
The telescopes picked up X-ray flares bouncing off the gas falling into the black hole. And also, for the first time, they captured the echoes of these flares reflected by the gas in the disc behind the black hole. By looking at the delays between the primary flares and their echoes, astronomers can create a 3D-map of the black hole surroundings.
SRON delivered one of XMM-Newton’s three instruments–the Reflection Grating Spectrometer–together with the University of Columbia, the Paul Sherrer Institute and the Mullard Space Science Lab.
Sizing up the ‘monster’
Further out, at 1 billion light-years from Earth, researchers have used XMM-Newton to track these light echoes from the ‘corona’ of a supermassive black hole in the core of an active galaxy. The corona is the cloud of billion-degree gas surrounding the black hole and its dynamics are strongly linked to the characteristics of this gravitational monster.
By watching how light bounced off from the corona scientists were able to track how it changed over time. From this, they could determine the mass and spin of the galaxy’s central black hole with increased accuracy.
Blistering gas sloshing among galaxies
We end our trip through XMM-Newton’s recent discoveries at 240 million light-years away from Earth, in the Perseus cluster of galaxies. For the first time, XMM-Newton captured direct signs that the fiery hot gas dispersed among the galaxies is flowing and sloshing.
The Perseus Cluster is one of the most massive known objects in the Universe. It contains hundreds to thousands of galaxies and a huge amount of intergalactic gas at temperatures of around 50 million degrees that shines brightly in X-rays.
Learning more about the motions of intra-cluster gas is key to understanding how galaxy clusters form and evolve. Scientists think that these massive flows may be driven by smaller sub-clusters of galaxies colliding and merging with the main cluster itself.
Looking forward
Crucially, XMM-Newton’s observations also serve to prepare for investigations with ESA’s future large-class mission NewAthena, planned to be the largest X-ray observatory ever built.
So, happy birthday XMM-Newton! We are looking forward to many more years of exciting discoveries.
