L'universo energetico:il primo rilevamento di tutto il cielo eROSITA è stato condotto per un periodo di sei mesi lasciando che il telescopio ruotasse continuamente, fornendo così un'esposizione uniforme di circa 150-200 secondi su gran parte del cielo, con i poli dell'eclittica visitati più profondamente. Mentre eROSITA scruta il cielo, l'energia dei fotoni raccolti viene misurata con una precisione che va dal 2% al 6%. Per generare questa immagine, in cui l'intero cielo è proiettato su un'ellisse (la cosiddetta proiezione di Aitoff) con al centro il centro della Via Lattea e il corpo della Galassia che scorre orizzontalmente, i fotoni sono stati codificati a colori in base alla loro energia (rosso per energie 0,3-0,6 keV, verde per 0,6-1 keV, blu per 1-2,3 keV). Credito:Jeremy Sanders, Hermann Brunner e il team eSASS (MPE); Eugenio Churazov, Marat Gilfanov (im Namen von IKI)
Nel corso di 182 giorni, il telescopio a raggi X eROSITA ha completato la sua prima scansione completa del cielo che ha intrapreso circa un anno fa. Questa nuova mappa del caldo, l'universo energetico contiene più di un milione di oggetti, raddoppiando all'incirca il numero di sorgenti di raggi X conosciute scoperte nel corso dei 60 anni di storia dell'astronomia a raggi X. La maggior parte delle nuove sorgenti sono nuclei galattici attivi a distanze cosmologiche, segnando la crescita di giganteschi buchi neri nel tempo cosmico.
Un milione di sorgenti di raggi X che rivelano la natura dell'universo caldo:questo è l'impressionante raccolto della prima scansione dell'intero cielo con il telescopio eROSITA a bordo di SRG. "Questa immagine di tutto il cielo cambia completamente il modo in cui guardiamo l'universo energetico, "dice Peter Predehl, il Principal Investigator di eROSITA presso il Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE). "Vediamo una tale ricchezza di dettagli:la bellezza delle immagini è davvero sorprendente".
Questa prima immagine completa del cielo di eROSITA è circa quattro volte più profonda della precedente indagine di tutto il cielo effettuata dal telescopio ROSAT 30 anni fa, e ha prodotto circa 10 volte più fonti:tante quante sono state scoperte da tutti i telescopi a raggi X del passato messi insieme. E mentre la maggior parte delle classi di oggetti astronomici emettono raggi X, l'Universo caldo ed energetico ha un aspetto molto diverso da quello visto dai telescopi ottici o radiotelescopi. Guardando fuori dal corpo della nostra Galassia, la maggior parte delle sorgenti di eROSITA sono nuclei galattici attivi, l'accrescimento di buchi neri supermassicci a distanze cosmologiche, intervallati da ammassi di galassie, che appaiono come estesi aloni di raggi X che brillano grazie al gas caldo confinato dalle loro enormi concentrazioni di materia oscura. L'immagine di tutto il cielo rivela in modo squisito la struttura del gas caldo nella stessa Via Lattea, e il mezzo circumgalattico, che lo circonda, le cui proprietà sono fondamentali per comprendere la storia della formazione della nostra Galassia. La mappa a raggi X eROSITA rivela anche stelle con forti, corone calde magneticamente attive, Stelle binarie a raggi X contenenti stelle di neutroni, buchi neri o nane bianche, e spettacolari resti di supernova nella nostra e in altre galassie vicine come le nuvole di Magellano.
A causa delle sue dimensioni e della distanza ravvicinata dalla Terra, il "resto di supernova Vela" mostrato in questa immagine è uno degli oggetti più importanti nel cielo a raggi X. La supernova Vela è esplosa circa 12000 anni fa a una distanza di 800 anni luce e si sovrappone ad almeno altri due resti di supernova, Vela Junior (nella foto visto come anello bluastro in basso a sinistra) e Puppis-A (in alto a destra). Vela Junior è stata scoperta appena 20 anni fa, sebbene questo oggetto sia così vicino alla Terra che i resti di questa esplosione sono stati trovati nelle carote di ghiaccio polare. Tutte e tre le esplosioni di supernova hanno prodotto sia i resti di supernova luminosi ai raggi X che le stelle di neutroni, che brillano come intense sorgenti puntiformi di raggi X vicino ai centri dei resti. La qualità dei nuovi dati eROSITA di questo "cimitero stellare" offrirà agli astronomi molte nuove entusiasmanti intuizioni sui processi fisici che operano nel plasma caldo della supernova e sull'esplorazione delle esotiche stelle di neutroni. Credito:Peter Predehl, Werner Becker (MPE), Davide Mella
Versione annotata della prima immagine All-Sky di eROSITA. Sono contrassegnate diverse caratteristiche radiografiche prominenti, che vanno da ammassi di galassie distanti (Coma, Vergine, Fornace, Perseus) a sorgenti estese come Resti di Supernova (SNR) e Nebulose a sorgenti puntiformi luminose, per esempio. Sco X-1, la prima sorgente di raggi X extrasolare ad essere rilevata. Il Vela SNR è a destra di questa immagine, la Grande Nube di Magellano nel quadrante in basso a destra, il superammasso di Shapley in alto a destra (sebbene non facilmente visibile in questa proiezione). Credito:Jeremy Sanders, Hermann Brunner, Andrea Merloni e il team eSASS (MPE); Eugenio Churazov, Marat Gilfanov (a nome dell'IKI)
sono contrassegnate le quattro sorgenti di raggi X più luminose nella regione LMC (LMC da X-1 a 4). Sono visibili anche numerosi Resti di Supernova (SNR) e molte stelle in primo piano, il più luminoso dei quali è segnato, pure. In basso a destra, viene mostrato uno zoom nella regione centrale del LMC, che è stata la prima immagine catturata da eROSITA con i suoi sette telescopi nell'ottobre 2019. Credito:Frank Haberl, Chandreyee Maitra (MPE)
"Stavamo tutti aspettando con impazienza la prima mappa all-sky di eROSITA, "dice Mara Salvato, lo scienziato di MPE che guida lo sforzo di combinare le osservazioni di eROSITA con altri telescopi attraverso lo spettro elettromagnetico. "Ampie aree del cielo sono già state coperte a molte altre lunghezze d'onda, e ora abbiamo i dati a raggi X da abbinare. Abbiamo bisogno di queste altre indagini per identificare le sorgenti di raggi X e comprenderne la natura." L'indagine è anche un tesoro di fenomeni rari ed esotici, compresi numerosi tipi di transitori e variabili, come razzi da oggetti compatti, stelle di neutroni che si fondono, e le stelle vengono inghiottite dai buchi neri. "eROSITA vede spesso esplosioni inaspettate di raggi X dal cielo, " continua Salvato. "Dobbiamo allertare immediatamente i telescopi terrestri per capire cosa li produce".
Assemblare l'immagine è stato un compito titanico. Finora, il team operativo ha ricevuto ed elaborato circa 165 GB di dati raccolti dalle sette telecamere di eROSITA. Sebbene relativamente piccoli per gli standard dei "big data" sul campo, l'utilizzo di questo complesso strumento nello spazio ha fornito le sue sfide speciali. "Controlliamo e monitoriamo quotidianamente lo stato di salute dello strumento, in collaborazione con i nostri colleghi di Mosca che gestiscono la navicella spaziale SRG", spiega Miriam Ramos-Ceja, un membro del team operativo di eROSITA presso MPE. "Ciò significa che possiamo rispondere rapidamente a qualsiasi anomalia. Siamo stati in grado di reagire immediatamente per mantenere lo strumento al sicuro, raccogliendo dati con un'efficienza del ~97%. È incredibile poter comunicare in tempo reale con uno strumento situato a 1,5 milioni di chilometri di distanza!" Il downlink dei dati avviene quotidianamente. "Effettuiamo controlli di qualità immediati sui dati", lei continua, "prima che venga elaborato e analizzato dalle squadre in Germania e Russia".
Il superammasso di galassie di Shapley è una delle più massicce concentrazioni di galassie nell'universo locale a una distanza di circa 650 milioni di anni luce (z~0,05). Ognuna delle dozzine di strutture estese è essa stessa un ammasso di galassie, composto da 100 a 1000 di singole galassie, ciascuno denota un'intersezione di filamenti che costituiscono la struttura su larga scala nell'Universo. Questa immagine si estende per 16 gradi nel cielo (circa 30 volte la dimensione della luna piena), che si traduce in circa 180 milioni di anni luce di diametro alla distanza del superammasso di Shapley. Le immagini a sinistra mostrano uno zoom degli ammassi più massicci del superammasso di Shapley. Credito:Esra Bulbul, Jeremy Sanders (MPE)
Mentre il team è ora impegnato nell'analisi di questa prima mappa di tutto il cielo e nell'utilizzo delle immagini e dei cataloghi per approfondire la nostra comprensione della cosmologia e dei processi astrofisici ad alta energia, il telescopio continua la sua scansione del cielo a raggi X. "L'Osservatorio SSR sta iniziando la sua seconda indagine all-sky, che sarà completato entro la fine di quest'anno", dice Rashid Sunyaev, Lead Scientist del team russo SRG. "Globale, nei prossimi 3,5 anni, abbiamo in programma di ottenere sette mappe simili a quella vista in questa bellissima immagine. La loro sensibilità combinata sarà di un fattore cinque migliore e sarà utilizzata da astrofisici e cosmologi per decenni».
Kirpal Nandra, capo del gruppo di astrofisica delle alte energie dell'MPE, aggiunge "Con un milione di fonti in soli sei mesi, eROSITA ha già rivoluzionato l'astronomia a raggi X, ma questo è solo un assaggio di quello che verrà. Questa combinazione di area del cielo e profondità è trasformativa. Stiamo già campionando un volume cosmologico dell'Universo caldo molto più grande di quanto fosse possibile prima. Nei prossimi anni, saremo in grado di sondare ancora di più, dove si stavano formando le prime strutture cosmiche giganti e i buchi neri supermassicci".
