Due decenni fa, il 10 dicembre 1999, un razzo Ariane 5 è salito nel cielo mattutino da Kourou, Guiana francese. Ha portato in orbita la missione multispecchio a raggi X (XMM-Newton), il più grande veicolo spaziale scientifico mai costruito dall'ESA (Agenzia Spaziale Europea) e un satellite pionieristico per studiare l'universo con diversi tipi di luce. XMM-Newton ha studiato oltre mezzo milione di sorgenti di raggi X, comprese le supernove, buchi neri che distruggono le stelle e stelle di neutroni superdense.

"Quando l'ESA ha lanciato XMM-Newton 20 anni fa, divenne immediatamente uno dei telescopi spaziali chiave che gli astronomi usarono per far progredire la loro comprensione dell'universo, " ha detto Paul Hertz, direttore della divisione di astrofisica presso la sede della NASA a Washington. "Bisogna congratularsi con l'ESA per aver messo a disposizione della comunità scientifica internazionale XMM-Newton e aver consentito una montagna di scoperte scientifiche".

La NASA ha fornito risorse per due degli strumenti chiave della missione. L'agenzia finanzia anche il Guest Observer Facility presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che supporta l'uso di XMM-Newton da parte della comunità scientifica americana. Più di un terzo del tempo di osservazione del satellite è assegnato ad astrofisici con sede negli Stati Uniti.

I raggi X consentono agli scienziati di sondare cose come stelle, i detriti stellari dei resti di supernova, e gli ambienti estremi intorno ai buchi neri. La luce ad alta energia non può penetrare l'atmosfera terrestre, quindi questo tipo di dati deve essere raccolto nello spazio.

L'ESA ha progettato XMM-Newton con tre grandi, telescopi co-allineati per catturare quanti più raggi X possibile su un ampio campo visivo, equivalente alla dimensione apparente della Luna vista dalla Terra. I telescopi inviano la luce raccolta agli strumenti del satellite.

La European Photon Imaging Camera è stata sviluppata da una vasta collaborazione tra cui il Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Germania e guidata da Martin Turner presso l'Università di Leicester in Inghilterra. Lo strumento produce immagini che consentono agli scienziati di tracciare come la luminosità delle sorgenti cambia nel tempo, fornendo informazioni sulle temperature e sui dintorni dei bersagli.

Gli atomi negli ambienti estremi intorno ai buchi neri o nei detriti stellari perdono elettroni e producono raggi X caratteristici. Lo spettrometro a reticolo di riflessione di XMM-Newton può rilevare segnali da elementi specifici come ossigeno, azoto, carbonio o ferro. Lo sviluppo complessivo dello spettrometro è stato guidato da Bert Brinkman dell'Istituto olandese per la ricerca spaziale. Steven Kahn, poi alla Columbia University di New York, ha guidato lo sviluppo dei reticoli finanziati dalla NASA, che diffondono la luce raccolta dai telescopi per rivelare gli elementi.

Eventi cosmici raramente, se mai, emettono un solo tipo di luce. La NASA ha fornito supporto per il telescopio per monitor ottico/UV di XMM-Newton, che studia oggetti a lunghezze d'onda visibili e UV, rendendo XMM-Newton un satellite multilunghezza d'onda. Lo sviluppo complessivo del telescopio è stato guidato da Keith Mason al Mullard Space Science Laboratory in Inghilterra. In precedenza, misurazioni simultanee di raggi X e ottiche/UV erano possibili solo coordinando le osservazioni tra satelliti e telescopi terrestri. Ma raccogliere un flusso costante di dati da terra potrebbe essere complicato dalle nuvole e dal fatto che i telescopi devono osservare di notte.

"Il nostro pensiero era che se potessimo fare tutte le osservazioni da una piattaforma nello spazio, sarebbe molto più efficiente, " disse France Córdova, ora direttore della National Science Foundation di Alessandria, Virginia, che ha guidato lo sviluppo dei contributi degli Stati Uniti al telescopio. "Pensare che dopo 20 anni, tutti gli strumenti stanno ancora lavorando armoniosamente insieme è assolutamente incredibile, " lei disse.

Tutti i componenti del satellite sono stati integrati presso il Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale a Noordwijk, Olanda, prima di essere spedito 4, 600 miglia (7, 300 chilometri) oltremare a Kourou sulla nave da carico francese MN Toucan.

Dal suo lancio, gli scienziati hanno usato XMM-Newton per conoscere le stelle di neutroni, i nuclei schiacciati di stelle massicce, tra i detriti delle esplosioni di supernova che li hanno creati. Il satellite ha rilevato la prima improvvisa diminuzione di spin vista su una pulsar in accrescimento, una stella di neutroni in rapida rotazione alimentata dal gas che la incanala da una stella vicina.

I raggi X rimbalzano intorno agli ambienti vicino ai buchi neri. Questi "echi" a raggi X possono aiutarci a mappare l'area proprio come il sonar usa le onde sonore per tracciare il fondo dell'oceano. Gli scienziati di XMM-Newton hanno utilizzato per la prima volta la tecnica per mappare la regione attorno a un mostro buco nero nel 2012. Il satellite ha anche osservato i primi momenti di interruzione delle maree, eventi catastrofici che si verificano quando le stelle sfortunate si avvicinano troppo ai buchi neri.

La materia "normale", dai protoni ai pianeti, costituisce solo il 5% dell'universo, e per anni, gli scienziati potevano spiegarne solo la metà. Le osservazioni dettagliate di XMM-Newton hanno mostrato che almeno parte del materiale mancante si nasconde nel mezzo intergalattico, la rete di gas caldo tra le galassie. The rest of cosmic matter is called dark matter. XMM-Newton's surveys and source catalogs helped astrophysicists calculate exactly how much of this mysterious substance resides in galaxy clusters.

"XMM-Newton has revealed the universe's X-ray secrets to a generation of astronomers, " said Goddard's Kim Weaver, the NASA project scientist for the mission. "The satellite is projected to stay healthy through 2028, so the astrophysics community can look forward to another decade of exciting discoveries."