SRON-onderzoeker Junjie Mao heeft tijdens zijn promotie computermodellen verbeterd voor röntgenstraling uit het heelal. Die verbetering is noodzakelijk voor onderzoek met toekomstige röntgentelescopen zoals Athena. Mao promoveert op 7 juni.
Röntgentelescopen zien vooral plekken in het heelal waar het extreem heet is, zoals kolkende gassen die rond een zwart gat draaien of ijle gassen die rond melkwegstelsels hangen. Zulke gassen hebben temperaturen van miljoenen graden en zenden straling uit die röntgentelescopen zoals XMM-Newton (ESA) en Chandra (NASA) opvangen. Een röntgentelescoop doet eigenlijk hetzelfde als een prisma: het (röntgen)licht op ‘kleur’ sorteren. Atomen als ijzer, zuurstof en stikstof zenden op specifieke golflengten röntgenstraling uit of absorberen het juist, zodat elk gas een uniek spectrum krijgt. Astronomen bepalen de samenstelling en temperatuur van een gas door dit spectrum te vergelijken met computermodellen.
Promovendus Junjie Mao heeft in de afgelopen vier jaar verbeteringen doorgevoerd aan computermodellen van röntgenstraling. Die hebben een upgrade nodig omdat de toekomstige röntgentelescopen XARM (Japan, 2021) en Athena (Europa met belangrijke bijdrage SRON, 2031) spectra leveren met hogere resolutie. Bovendien geven oudere modellen soms een verkeerd beeld van de werkelijkheid. Onderzoekers die de Japanse telescoop Hitomi gebruikten om de samenstelling te bepalen van de Perseus cluster—een groep van meer dan duizend sterrenstelsels—benutten Mao’s nieuwe modellen en concludeerden dat de samenstelling van die cluster voor alle zeven gemeten elementen niet verder dan tien procent afwijkt van die van de Zon (publicatie in Nature). Eerdere waarnemingen met XMM-Newton en Chandra gaven op basis van oudere modellen aan dat de concentratie van sommige chemische elementen bijna tweemaal zo groot is in de Perseus cluster als in de Zon.
Junjie Mao promoveert op 7 juni om 10:00 uur in het Academiegebouw van de Universiteit Leiden.
Voor elke van de zeven gemeten elementen is de hoeveelheid in de Perseus cluster aangegeven, in verhouding tot de hoeveelheid ijzer. Dit is genormaliseerd zodat deze verhouding in de Zon altijd 1 is. De blauwe punten geven de meetgegevens van XMM-Newton op basis van een ouder model. De rode punten geven de metingen aan van Hitomi, op basis van Mao’s nieuwe model. De concentraties in de Perseus cluster blijken dus veel meer op die van de Zon te lijken dan het oude model aangaf.
———————————————————————————————————————————-
———————————————————————————————————————————-
Computer models improved for future X-ray missions
During his PhD project, SRON researcher Junjie Mao has improved computer simulations for X-ray radiation from the Universe. This improvement is necessary for research with future X-ray telescopes such as Athena. Mao defends his PhD thesis on June 7th.
X-ray telescopes are primarily sensitive to places in the Universe where it is extremely hot, such as swirling gases spinning around black holes or airy gases that wander around galaxies. These have temperatures of millions of degrees and emit radiation which X-ray telescopes like XMM-Newton (ESA) and Chandra (NASA) are able to collect. An X-ray telescope basically performs the same trick as a prism: separate the (X-ray) light based on ‘color’. Chemical elements such as iron, oxygen and nitrogen emit or absorb X-rays at specific wavelengths, giving each type of gas a unique spectrum. Astronomers determine a gas’s composition and temperature by comparing this spectrum to computer models.
During the past four years, PhD student Junjie Mao has made improvements to computer models of X-rays. Those need an upgrade because the future X-ray telescopes XARM (Japan, 2021) and Athena (Europe incl. important contribution SRON, 2031) provide spectra with higher resolution. Moreover, older models sometimes provide an incorrect picture of reality. Researchers that used the Japanese telescope Hitomi to measure the composition of the Perseus cluster—a group of more than a thousand galaxies—utilized Mao’s new simulations and found that the cluster’s composition for each of the seven measured elements doesn’t deviate more than ten percent from the Sun’s (publication in Nature). Earlier observations with XMM-Newton and Chandra suggested, based on older models, that the abundance of some elements is almost two times larger in the Perseus cluster than within the Sun.
Junjie Mao defends his PhD thesis on the 7th of June at 10:00 in the Academy building at Leiden University.
This figure shows for each of the seven measured elements the abundance in the Perseus cluster, relative to the iron content. This is normalized so that this ratio is always 1 for the Sun. The blue dots show the measurements of XMM-Newton based on an older model. The red dots show the measurements of Hitomi, based on Mao’s new model. The concentrations in the Perseus cluster turn out to look much more like the Sun’s than the older model suggested.
