Astronomía de rayos-X

La astronomía moderna se ha convertido en una disciplina que combina teoría, modelado numérico y observaciones a todas las longitudes de onda. Las observaciones de rayos X, que se han desarrollado a lo largo de los últimos 4 años, son especialmente eficientes en mapear fenómenos altamente energéticos como la materia orbitando y finalmente cayendo hacia agujeros negros y otros objetos compactos, gas caliente en galaxias y cúmulos y coronas activas. Además, los rayos X duros (fotones con energías por encima de unos pocos keV) son capaces de penetrar a través de un entorno oscurecedor que nos impide observar algunos de estos fenómenos a otras longitudes de onda. Aunque está claro que cuanto más energético es el fotón mejor para estos propósitos, la escasez de fotones a más altas energías y la dificultad de recogerlos tanto en el espacio (MeV/GeV) como en tierra (TeV), en la práctica convierten a la astronomía de rayos X en la forma más eficiente y sensible de mapear fenómenos de alta energía en el Universo en un futuro inmediato.

Nuestro grupo está particularmente interesado en estudiar el crecimiento de los agujeros negros masivos que pueblan los centros de las galaxias y que se muestran, cuando este acrecimiento es significativo, como Núcleos Galácticos Activos (AGN). Esto se consigue a través de estudios detallados de objetos relativamente cercanos y también via estudios estadísticos de objetos distantes que descubrimos mediante una variedad de cartografiados en rayos X. Nuestra investigación, que es iniciada a menudo por observaciones de rayos X, se complementa con observaciones en telescopios ópticos en tierra y con datos procedentes de los archivos de varios observatorios.

Nuestro grupo ha acumulado una considerable experiencia en el desarrollo de software de análisis de datos, cadenas de procesado y herramientas de archivado para XMM-Newton (a través del Survey Science Centre) así como para un prototipo Europeo-Japonés de un calorímetro (EURECA) que actualmente está en desarrollo. También hemos tenido un papel de liderazgo en el arranque de una actividad de I+D en otros institutos del CSIC enfocada al desarrollo de nuevos sensores capaces de producir bolómetros de rayos X con alta resolución espectral. Estas actividades son un parte fundamental de nuestras metas presentes y futuras.

El objetivo científico principal de nuestras actividades de I+D es conseguir progresos significativos en el conocimiento de la historia cósmica del crecimiento de los agujeros negros masivos y su relación con la historia de formación estelar en las galaxias. Los dos procesos (crecimiento de agujeros negros y formación estelar) son ingredientes clave en la formación de galaxias y están probablemente íntimamente ligados a través de procesos de retro-alimentación. El observatorio XMM-Newton de la ESA estará operativo al menos hasta 2014 y es posible que su vida pueda ser extendida más allá. XMM-Newton está dejando un legado fundamental, el catálogo de fuentes de rayos X 2XMM, que nosotros ayudamos a crear a través del Survey Science Centre. Mediante observaciones de rayos X dedicadas (complementadas con observaciones a otras longitudes de onda) y la explotación del archivo y el catálogo de fuentes, esperamos continuar haciendo progresos significativos hacia el objetivo global.

Pero más allá de los observatorios de rayos X actuales (XMM-Newton de la ESA, Chandra de la NASA y Suzaku de JAXA), una nueva frontera de instrumentos más potentes aparece en el horizonte: varios conceptos de misiones que han sido propuestas al programa Cosmic Vision de la ESA, y finalmente el Observatorio de Rayos X Internacional (IXO), una colaboración conjunta entre ESA, JAXA y NASA, con una fecha de lanzamiento a partir del 2020. Nuestro grupo ha estado durante más de una década fuertemente involucrado en varios aspectos de IXO (antiguamente XEUS en Europa). Planeamos continuar este fuerte compromiso en IXO, especialmente en el frente de la definición de la misión.