新型X射线望远镜揭示隐藏宇宙的美丽

该图像显示了我们相邻的银河系大麦哲伦星云，在2019年10月18日至19日使用所有七个eROSITA望远镜模块进行的一系列曝光中观察到。漫射发射来自恒星之间温度通常为几百万度的热气体。图像中较紧凑的星云结构主要是超新星残留物，即恒星大气层在大质量恒星生命周期结束时以巨大爆炸的形式排出。最著名的是SN1987A，它被视为靠近中心的明亮光源。LMC本身还有许多其他来源，包括增生双星或具有非常庞大的年轻恒星（最多100个太阳质量及更多）的恒星团。还有许多点源，要么是来自我们家星系的前景恒星，要么是遥远的主动银河核。

2019年10月22日，eROSITA望远镜的第一张美丽的X射线图像在Garching的马克斯·普朗克外星物理研究所（MPE）公开展示。经过延长的调试阶段，自10月13日以来，所有七个X射线望远镜模块及其定制设计的CCD摄像机都一直在同时观察天空。我们的邻近星系，大麦哲伦星云以及一对相互作用的星系团（距离大约8亿光年）的第一个组合X射线图像显示了许多非凡的细节，并证明了该太空计划中雄心勃勃的科学计划的前景望远镜。

“我们从望远镜获得的第一批图像显示了隐藏的宇宙的真正美，” eROSITA首席研究员彼得·普雷德赫尔（Peter Predehl）如此激动。“为了实现我们的科学目标，我们需要足够的灵敏度来检测整个天空中宇宙中最遥远的星系团，并在空间上对其进行解析。这些“第一光”图像表明我们可以做到这一点，但是我们可以走得更远。除了eROSITA的七个反射镜均提供清晰的X射线视野外，每个望远镜还配备了具有一流光谱和定时分辨率的最新CCD摄像机。“新发现的潜力是巨大的。现在，我们可以开始收获超过十年的工作成果了。” Predehl补充道。

eROSITA的“第一光”图像是通过对所有七个望远镜模块进行的一系列曝光获得的，大麦哲伦星云（LMC），我们相邻的星系以及相互作用的A3391 / 3395系统的综合积分时间约为一天距离约8亿光年的星系团。

在我们邻近的银河系LMC中，eROSITA不仅显示了弥散热气体的分布，而且还显示了一些引人注目的细节，例如SN1987A等超新星残骸。现在，eROSITA图像证实了该源正在变得越来越微弱，因为1987年恒星爆炸产生的冲击波在星际介质中传播。除了LMC本身中的许多其他高温物体外，eROSITA还揭示了我们银河系以及遥远的Active Galactic Nuclei的一些前景恒星，后者的辐射刺穿了LMC中热气体的扩散发射。

这两个eROSITA图像在图像的顶部显示了两个相互作用的星系团A3391，在底部显示了双峰的星团A3395，突出了eROSITA对遥远宇宙的绝妙视野。从2019年10月17日至18日对所有七个eROSITA望远镜模块进行的一系列曝光中对它们进行了观察。单个图像经过不同的分析技术，然后以不同的方案进行着色以突出显示不同的结构。在左侧图像中，红色，绿色和蓝色是eROSITA的三个不同能带。一个人清楚地看到这两个星团是星云状结构，由于星系之间的空间中存在极热的气体（几千万度），它们在X射线中明亮地发光。右图突出显示了两个簇之间的“桥梁”或“细丝”，证实了这两个巨大结构确实相互作用的怀疑。eROSITA观测还显示了数百个点状源，在银河系中路标遥远的超大质量黑洞或炽热的恒星。

MPE高能天体物理学主任Kirpal Nandra解释说：“ X射线为我们提供了隐藏在可见光下的宇宙的独特视图。”“看着一个看似正常的恒星，在X射线中我们可能会在吞噬其伴星的过程中看到一个绕轨道运行的白矮星或中子星。可见光显示出一个由其恒星追踪的星系结构，但X射线主要由其中心处生长的超大质量黑洞控制。在我们用光学望远镜看到星系团的地方，X射线揭示了巨大的气体储集层，充填了它们之间的空间并描绘出了宇宙的暗物质结构。通过证明其性能，我们现在知道eROSITA将在我们对充满活力的宇宙的发展的理解上取得突破。”

深入到宇宙中，星系相互作用星团的A3391 / 3395系统的eROSITA图像突出显示了导致宇宙中巨大结构形成的动力学过程。这些星团在eROSITA影像中显示为椭圆形的大星云，跨越数千万光年，每个星团包含数千个星系。簇是eROSITA的主要科学目标之一；天文学家预计，在为期4年的软硬X射线全天候调查中，星系中心将发现约100,000个发射X射线的星系团，以及数百万个活跃的黑洞。天体物理学家埃斯拉·布尔布尔（Esra Bulbul）说：“通过测量这些团簇在宇宙时间内的演化，我们可以精确测量宇宙学参数，从而更好地理解主导宇宙的暗物质和暗能量。” 。

“这是一个梦想成真。现在，我们知道eROSITA可以兑现其诺言，并以前所未有的深度和细节创建整个X射线天空的地图，” eROSITA项目科学家Andrea Merloni确认。“遗产价值将是巨大的。除了像我们今天展示的那些美丽的图像外，未来几年，天文学家还将使用数百万种外来天体的目录，例如黑洞，星系团，中子星，超新星和活跃恒星。

作为俄罗斯-德国Spektrum-Roentgen-Gamma（SRG）太空任务的一部分（其中还包括俄罗斯ART-XC望远镜），eROSITA于2019年7月13日发射升空，完成了其150万公里的第二次拉格朗日点（L2）旅程地球太阳系统于10月21日发射，并在发射100天后进入了L2附近的目标轨道。望远镜的调试阶段已于10月13日正式完成。尽管该系统的科学性能出色，但第一阶段并非没有问题。

Peter Predehl解释说：“在我们发现摄像头的电子控件出现异常之后，调试阶段的持续时间比预期的要长。”“但是解决这些问题正是我们处于这样一个阶段的原因。经过仔细分析，我们确定问题并不严重。我们仍在研究它们，但与此同时，程序可以正常进行。”望远镜现已进入所谓的校准和性能验证（CalPV）阶段，在此阶段进行天文观测以更好地了解该仪器并验证其满足科学要求的全部潜力。在CalPV阶段结束时，经过运营团队的最终审查，SRG和eROSITA将进入其主要阶段，即为期四年的全天X射线调查。

eROSITA X射线望远镜的开发和建设由马克斯·普朗克（Max Planck）地球物理研究所，图宾根大学天文学和天体物理研究所，波布坦莱布尼兹天体物理研究所（AIP），汉堡大学天文台和班贝格天文台的Karl Remeis博士在德国航天局DLR的支持下工作。慕尼黑路德维希-马克西米利安斯大学和波恩大学的Argelander天文研究所也参加了eROSITA的科学准备。俄罗斯的合作伙伴研究所是位于莫斯科的IKI空间研究所； NPOL，位于莫斯科附近的希姆基的Lavochkin协会，负责整个SRG任务的技术实施，这是俄罗斯和德国航天局Roscosmos和DLR的联合项目。