Cómo es el telescopio con rayos X que la NASA y Japón lanzarán para explorar el Universo

En un intento de abrir una nueva ventana al cosmos, la NASA y la agencia espacial japonesa JAXA lanzarán el 25 de agosto un cohete con un nuevo telescopio espacial.

Se trata de XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), un nuevo satélite astronómico que observa plasma en estrellas y galaxias con una nueva generación de tecnologías de espectroscopia de imágenes de rayos X, que servirá para develar los misterios relacionados con la formación del universo.

XRISM utilizará su instrumento principal llamado Resolve para estudiar los extremos del cosmos mediante espectroscopia. Sus hallazgos complementarán a los del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, ofreciendo una comprensión más rica de los fenómenos cósmicos al estudiar las regiones más calientes del universo, las estructuras más grandes y los objetos con la gravedad más fuerte.

Dirigido por JAXA y con la colaboración de la NASA, la ESA (Agencia Espacial Europea) y Canadá, el XRISM observará estos extremos cósmicos mediante espectroscopia, el estudio de cómo interactúan la luz y la materia.

“Creo que todos nos emocionamos con las bellas imágenes que obtenemos de misiones como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA”, dijo Sophia Roberts, especialista del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. El espectrómetro microcalorímetro Resolve creará espectros, medidas de la intensidad de la luz en un rango de energías, para rayos X de 400 a 12.000 electronvoltios (a modo de comparación, las energías de la luz visible oscilan entre 2 y 3 electronvoltios).

Para hacer esto, Resolve mide pequeños cambios de temperatura creados cuando un rayo X incide en su detector de 6 por 6 píxeles. Para evaluar ese aumento minúsculo y determinar la energía de los rayos X, el detector debe enfriarse hasta una fracción de grado por encima del cero absoluto.

El instrumento alcanza su temperatura de funcionamiento después de un proceso de enfriamiento mecánico de varias etapas dentro de un recipiente de helio líquido del tamaño de un refrigerador.

“Resolve nos dará una nueva mirada a algunos de los objetos más energéticos del universo, incluidos los agujeros negros, los cúmulos de galaxias y las secuelas de las explosiones estelares. Aprenderemos más sobre cómo se comportan y de qué están hechos usando los datos que recopila la misión después del lanzamiento”, dijo Richard Kelley, investigador principal de XRISM de la NASA en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la agencia espacial norteamericana en Greenbelt (Maryland).

Recolectando miles o incluso millones de rayos X de una fuente cósmica, Resolve puede medir espectros de alta resolución del objeto. Los espectros son medidas de la intensidad de la luz en un rango de energías. Los prismas difunden la luz visible en sus diferentes energías, que conocemos mejor como los colores del arcoíris.

Los científicos utilizaron prismas en los primeros espectrómetros para buscar líneas espectrales, que se producen cuando los átomos o las moléculas absorben o emiten energía.

Ahora los expertos usan espectrómetros, sintonizados con todo tipo de luz, para aprender sobre los estados físicos, movimientos y composiciones de los objetos cósmicos. Resolve hará espectroscopia de rayos X con energías que van desde 400 a 12.000 electronvoltios, midiendo las energías de los rayos X individuales para formar un espectro.

“Los espectros que recopila XRISM serán los más detallados que jamás hayamos visto para algunos de los fenómenos que observaremos”, dijo Brian Williams, científico del proyecto XRISM de la NASA en Goddard. “La misión nos proporcionará información sobre algunos de los lugares más difíciles de estudiar, como las estructuras internas de las estrellas de neutrones y los chorros de partículas casi a la velocidad de la luz alimentados por agujeros negros en galaxias activas“, agregó.

Otro instrumento de la misión, desarrollado por JAXA, se llama Xtend. Éste le dará a XRISM uno de los campos de visión más grandes que cualquier satélite de imágenes de rayos X que haya volado hasta la fecha, observando un área aproximadamente un 60% más grande que el tamaño aparente promedio de la Luna llena. Resolve y Xtend se basan en dos conjuntos de espejos de rayos X idénticos, desarrollados en Goddard.

Aplicaciones científicas y colaboraciones

Resolve ayudará a los astrónomos a aprender más sobre la composición y el movimiento del gas extremadamente caliente dentro de los cúmulos de galaxias, chorros de partículas casi a la velocidad de la luz alimentados por agujeros negros en galaxias activas y otros misterios cósmicos.

El telescopio Webb captura espectros similares, pero para luz infrarroja. Los espectros de Webb han revelado la composición del gas cerca de los agujeros negros activos y mapeado el movimiento de este material hacia o desde el espectador. Los datos del instrumento Resolve de XRISM harán lo mismo a energías más altas, ayudando a pintar una imagen más completa de estos objetos.

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