M.Teresa Ceballos

Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC)

XMM

La Exploración del Universo de Rayos X

Valladolid Marzo 2000

Espectro Electromagnético

Radio: electrones en campos magnéticos, hidrógeno (21 cm), moléculas.

Infrarrojo: Gas frío, moléculas, radiación de polvo

Óptico: Emisión estelar, radiación térmica 1000-10000 K, líneas de recombinación

Ultravioleta: emisión de estrellas masivas, líneas de fluorescencia (elementos ligeros) , radiación térmica 104 - 105 K

Rayos X/: radiación térmica (107 K) y no térmica. Fluorescencia de elementos pesados

Emisión

Procesos de emisiónProcesos de emisión

Radiación térmica:Radiación térmica: cuerpo negrocuerpo negro Bremsstrahlung (radiación de Bremsstrahlung (radiación de

frenado)frenado) Radiación no térmica:Radiación no térmica:

SincrotrónSincrotrón Scattering Compton InversoScattering Compton Inverso Líneas (T < 5 x 10Líneas (T < 5 x 1077 K) K)

Absorción atmosféricaAbsorción atmosférica

Telescopios de Rayos X

Satélites de Rayos XSatélites de Rayos X

EINSTEIN ROSAT

ASCA

CHANDRA

El cielo en rayos XEl cielo en rayos X

CometasCometasFuentes de Rayos X

EstrellasEstrellasFuentes de Rayos X

EstrellasEstrellasFuentes de Rayos X

Eta Carinae: estrella variable

optical Chandra

Remanentes de SupernovaRemanentes de SupernovaFuentes de Rayos X

optical Chandra

Púlsar en la Nebulosa del Cangrejo

Galaxias NormalesGalaxias NormalesFuentes de Rayos X

Galaxias Activas y QuásaresGalaxias Activas y Quásares

Agujero Negro central supermasivoAgujero Negro central supermasivo

Disco de acreciónDisco de acreción

Jets relativistasJets relativistas

Fuentes de Rayos X

Modelo de un Núcleo ActivoModelo de un Núcleo ActivoFuentes de Rayos X

Agujeros negrosAgujeros negros

M > 3 MM > 3 M

Materia no puede escapar : VMateria no puede escapar : Vescapeescape = c = c Sólo se “ve” la energía del material Sólo se “ve” la energía del material

que está cayendo que está cayendo distancia mayor distancia mayor que el “horizonte de eventos”que el “horizonte de eventos” rrgg=GM/c=GM/c22 (radio gravitacional) (radio gravitacional)

última órbita estable = 6 rúltima órbita estable = 6 rgg (1.24 r (1.24 rgg))

Fuentes de Rayos X

Disco de acreción (I)Disco de acreción (I)

Materia gira alrededor del agujero Materia gira alrededor del agujero negro, se acelera, colisión entre negro, se acelera, colisión entre partículas partículas T > 10 T > 1077 (M/M (M/M))-1/4-1/4 K K (UV, RX blandos)(UV, RX blandos)

Fuentes de Rayos X

Disco de acreción (II)Disco de acreción (II)

Fotones emitidos por el disco sufren Fotones emitidos por el disco sufren scattering Compton inverso en una corona scattering Compton inverso en una corona caliente caliente rayos X entre ~ 1- 10 keV rayos X entre ~ 1- 10 keV

Rayos X reflejados en el disco: E ~ 10 keVRayos X reflejados en el disco: E ~ 10 keV

Línea de fluorescencia del Fe KLínea de fluorescencia del Fe K a 6.4 keV a 6.4 keV

Fuentes de Rayos X

Espectro de los Núcleos Espectro de los Núcleos ActivosActivos

DiscoCorona

reflexión

Fuentes de Rayos X

Efectos relativistas en la línea Efectos relativistas en la línea Fe KFe K

Fuentes de Rayos X

MCG -6-30-15

Línea muy ancha y desplazada al rojo (fotones a 4 keV):

-Efecto Doppler

-Redshift gravitatorio:

z = E/E0 + 1 = 0.5

Material reflector a R< 6 Rg

Cúmulos de GalaxiasCúmulos de Galaxias

Fuentes de Rayos X

La LunaLa Luna

Fuentes de Rayos X

El Fondo de Rayos XEl Fondo de Rayos X

Fuentes de Rayos X

El Fondo de Rayos XEl Fondo de Rayos X

Fuentes de Rayos X

XMM: X-ray Multimirror XMM: X-ray Multimirror MissionMission

E S E S A A

Villafranca (SOC)

InstrumentosInstrumentos

Telescopios:Telescopios: 3 módulos de telescopios de rayos X3 módulos de telescopios de rayos X 1 monitor optico1 monitor optico

CámarasCámaras EEuropean uropean PPhoton hoton IImaging maging CCameraamera RReflection eflection GGrating rating SSpectrometerpectrometer

Consorcio Consorcio SSurvey urvey SScience cience CCenter enter

Equipo XMMEquipo XMM

Telescopios de rayos X

Monitor óptico

Radiadores EPIC MOS

Radiador EPIC pn

Radiadores RGS

Área EfectivaÁrea Efectiva

EspejosEspejos

EPIC pn (I)EPIC pn (I)

EPIC pn (II)EPIC pn (II)I.P.: Martin Turner (U.Leicester, UK)

Cámara CCD

6 x 2 chips

64 x 200 pixels/chip

6 cm x 6 cm =36 cm2

pixels de 150 m

Eficiencia: 90% entre 0.5 - 10 keV

Resolución temporal: 30 (timing) - 40 ms

(full window)(Foto MPE)

Camino óptico con Camino óptico con RReflection eflection GGrating rating AArrayrray

EPIC MOSEPIC MOSI.P.: Martin Turner (U.Leicester, UK)

Cámara CCD

7 chips

600 x 600 pixels/chip

pixels de 40 m

Sensible a rayos X blandos

Resolución temporal: 1.5 ms (timing) - 3 s (full window)

(Foto Leicester)

RGSRGS

I.P.: Bert Brinkman (SRON, Utrech)

RGA

600 elevaciones /mm

10 x 20 cm

RGS

0.35 - 2.5 keV

Pixels de 27 m

9 MOS chips

(Foto SRON)

Monitor ÓpticoMonitor Óptico

Foto MSSL

SSurvey urvey SScience cience CCentre entre ((SSCSSC))

Seguimiento e identificación de Seguimiento e identificación de las fuentes descubiertas de forma las fuentes descubiertas de forma fortuita fortuita AXISAXIS (I.P.: Xavier Barcons, IFCA) (I.P.: Xavier Barcons, IFCA)

Desarrollo de programas Desarrollo de programas informáticos de análisis científicoinformáticos de análisis científico SASSAS

Procesado de las observacionesProcesado de las observaciones

Construcción de XMM Construcción de XMM (ESTEC)(ESTEC)

Construcción de XMM Construcción de XMM (ESTEC)(ESTEC)

Embalaje de XMM (ESTEC)Embalaje de XMM (ESTEC)

Embarcado hacia KourouEmbarcado hacia Kourou

Descarga en KourouDescarga en Kourou

Caravana hacia el centro Caravana hacia el centro de lanzamiento...de lanzamiento...

Edificio de montaje finalEdificio de montaje final

Llenado de combustibleLlenado de combustible

Protector solarProtector solar

La cubiertaLa cubierta

Órbita de XMM Órbita de XMM

Lanzamiento de XMM: Lanzamiento de XMM: 10/12/2000 10/12/2000

Primeras imágenesPrimeras imágenes

Primeras imágenesPrimeras imágenes

Primeras imágenesPrimeras imágenes

Primeras imágenesPrimeras imágenes

Programa de observacionesPrograma de observaciones

El Futuro… XEUSEl Futuro… XEUS

Configuración de XEUSConfiguración de XEUS

Evolución de XEUSEvolución de XEUS

Los detectoresLos detectores

STJs

TeS

Objetivos científicos de Objetivos científicos de XEUSXEUS

Evolución de los Evolución de los pequeños grupos pequeños grupos de galaxiasde galaxias

Evolución de la Evolución de la síntesis de metalessíntesis de metales a través del gas caliente intracúmuloa través del gas caliente intracúmulo

Masa, temperatura, densidad, Masa, temperatura, densidad, metalicidad del metalicidad del gas intergalácticogas intergaláctico (espectroscopía de absorción)(espectroscopía de absorción)

Estudio de los Estudio de los agujeros negrosagujeros negros