- Esplorare l’universo primordiale (alba cosmica ed era della reionizzazione), svolgendo un censimento completo della popolazione di Gamma-Ray Burst (GRB) nel primo miliardo di anni di vita dell’universo; studiando la formazione stellare globale fino ad un redshift di z ~ 10 e oltre; rivelando e studiando le stelle primordiali di Popolazione III; investigando l’epoca della reionizzazione, il mezzo interstellare e intergalattico fino a z ~ 8 – 10, e le proprietà delle galassie primordiali in questa epoca.
- Effettuare un monitoraggio profondo e completo dei transienti nei raggi X cosmici, per identificare e localizare le controparti elettromagnetiche delle onde gravitazionali e dei neutrini, che potrebbero essere rivelati di routine nei tardi anni ’20-primi anni ’30 con la prossima generazione di esperimenti come aLIGO/aVirgo, eLISA, ET, o Km3NET; fornire trigger accurati in tempo reale (~1′ in pochi secondi; ~1” in pochi minuti) per la localizzazione di GRB ed altri transienti di alta energia per il follow-up con la prossima generazione di telescopi ottici-infrarossi (E-ELT, JWST), radio (SKA), X (ATHENA), TeV (CTA); permettere un passo avanti fondamentale nella comprensione della fisica di diverse classi di transienti galattici ed extragalattici, come i tidal disruption events (TDE), le magnetar/SGR, gli shock da SN, i Soft X-ray Transients (SFXTs), le esplosioni termonucleari dalle stelle di neutroni in accrescimento, le novae, i flare stellari, gli AGN e i blazar; fornire diagnostiche fondamentali nella fisica dei progenitori dei GRB e la loro connessione con supernovae peculiari, e fondamentalmente accrescere il campione statistico dei GRB sub-energetici e dei X-Ray Flash.
- Effettuare scoperte inaspettate di fenomeni nuovi, andando a colmare una lacuna attualmente presente nello spazio delle scoperte di nuove classi di transienti di alta energia.
- monitoraggio a grande campo e profondità in una larga banda energetica (0.3 keV – 20 MeV)
- capacità di generare immagini nella banda dei raggi X soffici con un elevato grasp ed elevata risoluzione angolare
- capacità di osservare nel vicino infrarosso per un’identificazione immediata dei transienti e determinarne il redshift
La strumentazione di bordo di THESEUS include:
- Soft X-ray Imager (SXI, 0.3 – 5 keV): una coppia di telescopi X di tipo lobster-eye, con un campo di vista (FOV) totale di circa ~0.5 sr e una accuratezza di localizzazione delle sorgenti di < 1’–2′.
- InfraRed Telescope (IRT, 0.7 – 1.8 μm): un telescopio infrarosso della classe dei 0.7m con un campo di vista di 15′ x 15′, per una risposta veloce con capacità sia di immagine che spettroscopiche.
- X-Gamma rays Imaging Spectrometer (XGIS, 2 keV – 20 MeV): una coppia di unità a maschera codificata, che usano rivelatori X e gamma monolitici, basati su barre di cristallo scintillatore accoppiato a fotorivelatori al silicio. Il campo di vista è di circa 2 sr con un’accuratezza nella localizzazione delle sorgenti di ~10′ nella banda 2–150 keV, come anche un FOV >4 sr ad energie >150 keV.
Il profilo della missione include anche: un sistema di processamento a bordo dei dati (DHU) capace di rivelare, identificare e localizzare candidati transienti nel campo di vista di SXI e XGIS; la capacità di trasmettere velocemente (entro qualche secondo al massimo) a terra il tempo d’arrivo e la posizione dei GRB (e di altri transienti di interesse); una velocità di riorientamento del satellite di almeno 6°/minuto. La configurazione prevista di lanciatore e orbita è con il Vega-C in un’orbita terrestre bassa e a bassa inclinazione (LEO, ~600 km, <5°), che ha il vantaggio di fornire un rumore di fondo basso e stabile per gli strumenti sensibili alle alte energie, permettendo anche di sfruttare il campo magnetico terrestre per facilitare il riorentamento del satellite, e facilitando la trasmissione veloce delle informazioni a terra.
INAF/OAS Bologna è fortemente coinvolta in questa missione, con i seguenti ruoli chiave:
- Gestione generale della missione (lead proposer/lead scientist L. Amati)
- Responsabilità del coordinamento del contributo italiano (L. Amati)
- PI-ship di XGIS e gestione di sistema (L. Amati, C. Labanti)
- Responsabilità di TBU (E. Virgilli)
Per maggiori dettagli, si veda il sito ufficiale della missione e il sito ESA M5.
Per informazioni: L. Amati, R. Campana, C. Labanti