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M.Teresa Ceballos
Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC)
XMM
La Exploración del Universo de Rayos X
Valladolid Marzo 2000
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Espectro Electromagnético
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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
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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)
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Absorción atmosféricaAbsorción atmosférica
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Telescopios de Rayos X
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Satélites de Rayos XSatélites de Rayos X
EINSTEIN ROSAT
ASCA
CHANDRA
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El cielo en rayos XEl cielo en rayos X
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CometasCometasFuentes de Rayos X
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EstrellasEstrellasFuentes de Rayos X
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EstrellasEstrellasFuentes de Rayos X
Eta Carinae: estrella variable
optical Chandra
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Remanentes de SupernovaRemanentes de SupernovaFuentes de Rayos X
optical Chandra
Púlsar en la Nebulosa del Cangrejo
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Galaxias NormalesGalaxias NormalesFuentes de Rayos X
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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
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Modelo de un Núcleo ActivoModelo de un Núcleo ActivoFuentes de Rayos X
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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
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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
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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
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Espectro de los Núcleos Espectro de los Núcleos ActivosActivos
DiscoCorona
reflexión
Fuentes de Rayos X
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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
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Cúmulos de GalaxiasCúmulos de Galaxias
Fuentes de Rayos X
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La LunaLa Luna
Fuentes de Rayos X
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El Fondo de Rayos XEl Fondo de Rayos X
Fuentes de Rayos X
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El Fondo de Rayos XEl Fondo de Rayos X
Fuentes de Rayos X
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XMM: X-ray Multimirror XMM: X-ray Multimirror MissionMission
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E S E S A A
Villafranca (SOC)
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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
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Equipo XMMEquipo XMM
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Telescopios de rayos X
Monitor óptico
Radiadores EPIC MOS
Radiador EPIC pn
Radiadores RGS
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Área EfectivaÁrea Efectiva
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EspejosEspejos
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EPIC pn (I)EPIC pn (I)
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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)
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Camino óptico con Camino óptico con RReflection eflection GGrating rating AArrayrray
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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)
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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)
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Monitor ÓpticoMonitor Óptico
Foto MSSL
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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
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Construcción de XMM Construcción de XMM (ESTEC)(ESTEC)
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Construcción de XMM Construcción de XMM (ESTEC)(ESTEC)
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Embalaje de XMM (ESTEC)Embalaje de XMM (ESTEC)
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Embarcado hacia KourouEmbarcado hacia Kourou
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Descarga en KourouDescarga en Kourou
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Caravana hacia el centro Caravana hacia el centro de lanzamiento...de lanzamiento...
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Edificio de montaje finalEdificio de montaje final
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Llenado de combustibleLlenado de combustible
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Protector solarProtector solar
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La cubiertaLa cubierta
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Órbita de XMM Órbita de XMM
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Lanzamiento de XMM: Lanzamiento de XMM: 10/12/2000 10/12/2000
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Primeras imágenesPrimeras imágenes
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Primeras imágenesPrimeras imágenes
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Primeras imágenesPrimeras imágenes
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Primeras imágenesPrimeras imágenes
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Programa de observacionesPrograma de observaciones
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El Futuro… XEUSEl Futuro… XEUS
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Configuración de XEUSConfiguración de XEUS
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Evolución de XEUSEvolución de XEUS
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Los detectoresLos detectores
STJs
TeS
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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