Planificada por primera vez hace una década, la sonda Einstein está dirigida por investigadores de la Academia de Ciencias de China y cuenta con importantes contribuciones de instrumentos de la Agencia Espacial Europea (ESA) y el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre de Alemania.
El científico jefe de la misión, Yuan Weimin del Observatorio Astronómico Nacional en Beijing, dijo que la capacidad de detección de la sonda es un orden de magnitud mayor que la de telescopios similares en el mundo.
«Puede detectar señales más distantes y más débiles, verlas con mayor claridad y detectarlas con mayor precisión», dijo Yuan al China Science Daily.
Erik Kulkers, científico del proyecto de la ESA para la misión, dijo que está muy emocionado por el lanzamiento, en el que ha estado trabajando desde 2018 con colegas chinos y alemanes.
«Gracias a su amplio campo de visión único, la sonda Einstein verá más explosiones de rayos X que cualquier satélite anterior. Esto transformará la forma en que miramos el universo inestable», dijo Kulkers el lunes.
Los rayos X se producen en el universo cuando la materia se calienta a millones de grados. Generalmente se emiten en condiciones físicas extremas, como campos magnéticos o gravedad elevados, o durante explosiones cósmicas.
Sin embargo, observar radiografías es un desafío. Muchas fuentes de rayos X no son permanentes: aparecen en el cielo durante un breve periodo de tiempo y luego desaparecen, lo que las hace difíciles de detectar.
Los rayos X son fácilmente absorbidos por la atmósfera terrestre, por lo que los científicos deben construir telescopios que puedan ponerse en órbita. Estos telescopios requieren espejos especiales para reflejar y recoger los rayos X porque son muy penetrantes.
Desde la década de 1960, se han colocado en el espacio más de 50 telescopios para estudiar los rayos X cósmicos. La mayoría se utilizaron para medir con precisión fuentes específicas, pero muchas no pudieron verse debido a su campo de visión limitado. Algunos pueden escanear el cielo rápidamente pero sólo ven fuentes brillantes.
En 1980, Roger Angell de la Universidad de Arizona propuso un nuevo diseño para que los telescopios de rayos X tuvieran un amplio campo de visión y una resolución decente. Angel se inspiró en crustáceos como las langostas y los camarones, que desarrollaron ojos con estructuras únicas para vivir en ambientes turbios bajo el agua.
El ojo de una langosta consta de muchos pequeños tubos de forma cuadrada, todos apuntando a un único centro esférico. La estructura permite que la luz desde todas las direcciones se refleje en los tubos y converja en la retina para darle a la langosta un campo de visión ilimitado.
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La idea de Angel siguió siendo un formidable desafío de ingeniería durante mucho tiempo hasta que maduraron las tecnologías de microprocesamiento y en los últimos años se hizo posible una técnica conocida como óptica de microporos.
El telescopio de rayos X de campo amplio de la sonda Einstein consta de 12 módulos, cada uno de los cuales contiene 30 millones de microporos cuadrados. Cada orificio mide 40 micrómetros de lado y está recubierto con una capa ultrafina de iridio para aumentar la reflectividad.
Según Yuan, la superficie de los poros debe ser extremadamente plana y lisa, con un defecto de menos de 1 nanómetro. A su equipo le llevó una década desarrollar los módulos con forma de ojo de langosta.
Gracias a su diseño, la Sonda Einstein puede observar un área del cielo superior a 10.000 veces el tamaño de la Luna llena en un momento dado. Por el contrario, los grandes telescopios de rayos X existentes, como el Observatorio Lunar de Rayos X de la NASA, sólo pueden obtener imágenes de una fracción del cielo más pequeña que una luna llena a la vez.
Esto significa que la sonda Einstein puede observar todo el cielo nocturno en sólo tres órbitas alrededor de la Tierra, es decir, en cinco horas.
En diciembre de 2020, se lanzó Lobster Eye Imager, una misión de demostración de tecnología para astronomía, para probar tecnologías clave de la sonda Einstein.
Utilizando un instrumento de 53 kg (117 lb) similar a uno de los 12 módulos del Telescopio de rayos X de campo amplio, la misión demostró que las tecnologías funcionaban y que la precisión de la observación superó las expectativas.
«Mis felicitaciones al equipo por hacer un gran trabajo desarrollando la tecnología de ojo de langosta», dijo Angell antes del lanzamiento.
Dados los «hermosos» resultados de las pruebas de imágenes de algunas fuentes de rayos X bien conocidas que ya están en el cielo, «podemos esperar que la sonda Einstein tenga mucho éxito», dijo.
Felicitaciones al equipo por hacer un gran trabajo desarrollando la tecnología de ojo de langosta.
Durante su misión de cinco años, la sonda estudiará sistemáticamente los rayos X de todo tipo de objetos cósmicos, desde agujeros negros hasta estrellas de neutrones, supernovas y emisiones de cometas en nuestro sistema solar.
Esto es particularmente útil para detectar agujeros negros supermasivos que están inactivos e imposibles de detectar. Sin embargo, si una estrella cercana se acerca demasiado, el agujero negro se despierta, atrae la estrella y comienza a absorber material, lo que hace que brille en luz de rayos X.
Está previsto que la sonda Einstein se una a los telescopios terrestres en la búsqueda de ondas gravitacionales: ondas en el espacio-tiempo creadas por objetos masivos como dos estrellas de neutrones que chocan en el universo distante. Busca emisiones de rayos X de tales eventos y ayuda a detectar objetos masivos.
Como socio internacional en la investigación, la ESA y el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre desarrollaron el telescopio de rayos X de seguimiento, que consta de un par de telescopios convencionales de enfoque de rayos X.
Además, las estaciones terrestres de la ESA ayudarán a descargar datos del observatorio durante toda la misión. A cambio, sus científicos obtienen acceso al 10 por ciento de los datos de observación, según el sitio web de la agencia.
Kulkers dijo que había diferencias en la cultura y la forma de trabajar entre los científicos chinos y europeos, pero aprendieron unos de otros durante todo el proyecto.
«Logramos asegurar un acuerdo para maximizar la producción científica de la misión y garantizar los beneficios adecuados para las distintas partes en términos de datos y publicaciones científicas», dijo.
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