Il 21 giugno 2019 sarà lanciata dalla steppa kazaka la navicella spaziale Spektrum-Röntgen-Gamma (Spektr-RG/SRG), segnando l'inizio di un viaggio emozionante. SRG porterà il German Extended ROentgen Survey con un telescopio a raggi X Imaging Telescope Array (eROSITA) e il suo strumento partner russo ART-XC. Un razzo Proton trasporterà la navicella dal cosmodromo di Baikonur verso la sua destinazione, il secondo punto di Lagrange del sistema Sole-Terra, L2, che dista 1,5 milioni di chilometri dalla Terra.

In orbita attorno a questo punto di equilibrio, eROSITA si imbarcherà nella più grande indagine mai realizzata sull'universo caldo. Il telescopio spaziale utilizzerà i suoi sette rilevatori di raggi X per osservare l'intero cielo e cercare e mappare sorgenti calde come ammassi di galassie, buchi neri attivi, resti di supernova, Binarie a raggi X e stelle di neutroni.

Walther Pelzer, membro del consiglio di amministrazione dell'amministrazione spaziale presso il Centro aerospaziale tedesco (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), dice, "Gli "occhi" a raggi X di eROSITA sono i migliori che siano mai stati lanciati come parte di un telescopio spaziale. La loro combinazione unica di area di raccolta della luce, il campo visivo e la risoluzione li rendono circa 20 volte più sensibili del telescopio ROSAT che è volato nello spazio negli anni '90. ROSAT ha incorporato anche una tecnologia avanzata "made in Germany". Con le sue capacità avanzate, eROSITA aiuterà i ricercatori a comprendere meglio la struttura e lo sviluppo dell'universo, e contribuiscono anche alle indagini sul mistero dell'energia oscura."

energia oscura—accelerando l'espansione dell'universo

L'universo è in continua espansione dal Big Bang. Fino agli anni '90, si pensava che questa espansione cosmica avrebbe rallentato e alla fine si sarebbe fermata. Quindi, gli astrofisici Saul Perlmutter, Adam Riess e Brian Schmidt hanno osservato esplosioni stellari che erano visibili da grande distanza ed emettevano sempre la stessa quantità di luce. Misurarono le loro distanze e stentavano a credere alle loro scoperte.

"Le supernove di tipo 1a osservate hanno mostrato livelli di luminosità inferiori al previsto. Era chiaro che l'universo non stava rallentando mentre si espandeva, al contrario, infatti. Sta guadagnando velocità e i suoi componenti vengono allontanati sempre di più a un ritmo sempre crescente, " spiega Thomas Mernik, eROSITA Project Manager presso la DLR Space Administration. Con questa scoperta, i tre ricercatori hanno ribaltato la scienza e hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisica nel 2011. Eppure Perlmutter, Riess e Schmidt ci hanno lasciato con una domanda cruciale:"Qual è il 'combustibile cosmico' che alimenta l'espansione dell'universo? Poiché nessuno è ancora stato in grado di rispondere a questa domanda, e gli ingredienti di questo catalizzatore sono sconosciuti, viene semplicemente chiamata energia oscura. eROSITA ora tenterà di rintracciare la causa di questa accelerazione, " spiega Mernik.

Ammassi di galassie:una chiave per l'energia oscura

Si sa molto poco dell'universo. Gli ingredienti che costituiscono il 4% della sua densità di energia - materiale "normale" come protoni e neutroni - sono solo una parte molto piccola della "ricetta dell'universo". Di cosa sia composto il restante 96 per cento rimane un mistero. Oggi si ritiene che il 26% sia materia oscura. Però, la quota maggiore, stimato al 70 per cento, è composto da energia oscura.

Per rintracciare questo, gli scienziati devono osservare qualcosa di inimmaginabilmente grande ed estremamente caldo:"Gli ammassi di galassie sono composti da diverse migliaia di galassie che si muovono a velocità diverse all'interno di un campo gravitazionale comune. All'interno, queste strane strutture sono permeate da un sottile, gas estremamente caldo che può essere osservato attraverso le sue emissioni di raggi X. È qui che entrano in gioco gli "occhi" a raggi X di eROSITA. Ci permettono di osservare ammassi di galassie e vedere come si muovono nell'universo, e soprattutto, quanto velocemente stanno viaggiando. Speriamo che questo movimento ci dica di più sull'energia oscura, " spiega Thomas Mernik.

Mappa dell'intero universo caldo:il più grande catalogo cosmico

Gli scienziati non sono interessati solo ai modelli di movimento degli ammassi di galassie. Vogliono anche contare e mappare queste strutture. Fino a 10, 000 di questi ammassi dovrebbero essere "catturati" dagli "occhi" a raggi X di eROSITA, più di quanto sia mai stato osservato prima. Inoltre, altri fenomeni caldi come nuclei galattici attivi, resti di supernova, Saranno osservate e identificate le binarie a raggi X e le stelle di neutroni.

eROSITA esplorerà l'intero cielo ogni sei mesi per questo scopo, e creare una mappa a raggi X profonda e dettagliata dell'universo in quattro anni. Produrrà così il più grande catalogo cosmico di oggetti caldi e quindi migliorerà la comprensione scientifica della struttura e dello sviluppo dell'universo.

eROSITA—sette "occhi" a raggi X che guardano nell'universo

Il telescopio tedesco è costituito da due componenti principali:la sua ottica e i rivelatori associati. Il primo è costituito da sette moduli specchio allineati in parallelo. Ogni modulo ha un diametro di 36 centimetri ed è composto da 54 gusci di specchi nidificati, la cui superficie è composta da un paraboloide e un iperboloide (ottica Wolter-I).

"I moduli specchio raccolgono fotoni ad alta energia e li focalizzano sulle camere a raggi X CCD, che sono stati sviluppati appositamente per eROSITA presso il nostro laboratorio di semiconduttori a Garching. Questi costituiscono il secondo componente centrale di eROSITA e si trovano al centro di ciascuno dei sistemi di specchi. Le fotocamere altamente sensibili sono le migliori nel loro genere e, insieme ai moduli specchio, formare un telescopio a raggi X caratterizzato da una combinazione senza rivali di area di raccolta della luce e campo visivo, " spiega Peter Predehl, eROSITA investigatore principale presso MPE.