The Athena X-ray Integral Field Unit: a consolidated design for the system requirement review of the preliminary definition phase

The Athena X-ray Integral Unit (X-IFU) is the high resolution X-ray spectrometer studied since 2015 for flying in the mid-30s on the Athena space X-ray Observatory. Athena is a versatile observatory designed to address the Hot and Energetic Universe science theme, as selected in November 2013 by the Survey Science Committee. Based on a large format array of Transition Edge Sensors (TES), X-IFU aims to provide spatially resolved X-ray spectroscopy, with a spectral resolution of 2.5 eV (up to 7 keV) over a hexagonal field of view of 5 arc minutes (equivalent diameter). The X-IFU entered its System Requirement Review (SRR) in June 2022, at about the same time when ESA called for an overall X-IFU redesign (including the X-IFU cryostat and the cooling chain), due to an unanticipated cost overrun of Athena. In this paper, after illustrating the breakthrough capabilities of the X-IFU, we describe the instrument as presented at its SRR (i.e. in the course of its preliminary definition phase, so-called B1), browsing through all the subsystems and associated requirements. We then show the instrument budgets, with a particular emphasis on the anticipated budgets of some of its key performance parameters, such as the instrument efficiency, spectral resolution, energy scale knowledge, count rate capability, non X-ray background and target of opportunity efficiency. Finally, we briefly discuss the ongoing key technology demonstration activities, the calibration and the activities foreseen in the X-IFU Instrument Science Center, touch on communication and outreach activities, the consortium organisation and the life cycle assessment of X-IFU aiming at minimising the environmental footprint, associated with the development of the instrument. Thanks to the studies conducted so far on X-IFU, it is expected that along the design-to-cost exercise requested by ESA, the X-IFU will maintain flagship capabilities in spatially resolved high resolution X-ray spectroscopy, enabling most of the original X-IFU related scientific objectives of the Athena mission to be retained. The X-IFU will be provided by an international consortium led by France, The Netherlands and Italy, with ESA member state contributions from Belgium, Czech Republic, Finland, Germany, Poland, Spain, Switzerland, with additional contributions from the United States and Japan.The French contribution to X-IFU is funded by CNES, CNRS and CEA. This work has been also supported by ASI (Italian Space Agency) through the Contract 2019-27-HH.0, and by the ESA (European Space Agency) Core Technology Program (CTP) Contract No. 4000114932/15/NL/BW and the AREMBES - ESA CTP No.4000116655/16/NL/BW. This publication is part of grant RTI2018-096686-B-C21 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”. This publication is part of grant RTI2018-096686-B-C21 and PID2020-115325GB-C31 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033

The Athena X-ray Integral Field Unit: a consolidated design for the system requirement review of the preliminary definition phase

The Athena X-ray Integral Unit (X-IFU) is the high resolution X-ray spectrometer, studied since 2015 for flying in the mid-30s on the Athena space X-ray Observatory, a versatile observatory designed to address the Hot and Energetic Universe science theme, selected in November 2013 by the Survey Science Committee. Based on a large format array of Transition Edge Sensors (TES), it aims to provide spatially resolved X-ray spectroscopy, with a spectral resolution of 2.5 eV (up to 7 keV) over an hexagonal field of view of 5 arc minutes (equivalent diameter). The X-IFU entered its System Requirement Review (SRR) in June 2022, at about the same time when ESA called for an overall X-IFU redesign (including the X-IFU cryostat and the cooling chain), due to an unanticipated cost overrun of Athena. In this paper, after illustrating the breakthrough capabilities of the X-IFU, we describe the instrument as presented at its SRR, browsing through all the subsystems and associated requirements. We then show the instrument budgets, with a particular emphasis on the anticipated budgets of some of its key performance parameters. Finally we briefly discuss on the ongoing key technology demonstration activities, the calibration and the activities foreseen in the X-IFU Instrument Science Center, and touch on communication and outreach activities, the consortium organisation, and finally on the life cycle assessment of X-IFU aiming at minimising the environmental footprint, associated with the development of the instrument. Thanks to the studies conducted so far on X-IFU, it is expected that along the design-to-cost exercise requested by ESA, the X-IFU will maintain flagship capabilities in spatially resolved high resolution X-ray spectroscopy, enabling most of the original X-IFU related scientific objectives of the Athena mission to be retained. (abridged).Comment: 48 pages, 29 figures, Accepted for publication in Experimental Astronomy with minor editin

Paratuberculose em ruminantes no Brasil

A paratuberculose ou doença de Johne é uma enterite granulomatosa causada por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (Map) e comumente afeta ruminantes domésticos, no entanto, pode infectar várias espécies de mamíferos. Está presente nos cinco continentes e é considerada endêmica em algumas regiões pela Organização Internacional de Epizootias (OIE). Pertence à lista de enfermidades notificáveis, que compreende as doenças transmissíveis de importância sócio-econômica e/ou em saúde-pública, cujo controle é necessário para o comércio internacional de animais e alimentos de origem animal. A importância da doença de Johne não se restringe somente aos prejuízos econômicos causados à indústria animal, mas também na possível participação do Map na íleocolite granulomatosa que afeta seres humanos, conhecida como doença de Crohn. No Brasil, a paratuberculose já foi descrita em diversas espécies de ruminantes e em vários estados. Embora os relatos naturais da enfermidade sejam pontuais, acredita-se na possibilidade da transmissão interespecífica e na disseminação do agente através da compra e venda de animais infectados. O objetivo deste artigo foi reunir as informações disponíveis referentes aos aspectos epidemiológicos, clínico-patológicos e laboratoriais da paratuberculose em bovinos, bubalinos, caprinos e ovinos no Brasil, e salientar a necessidade de implementação de medidas de controle sanitário da enfermidade no país, o que possibilitaria a melhoria da qualidade e valorização dos produtos de origem animal no mercado internacional

Paratuberculose em ruminantes no Brasil Paratuberculosis in ruminants in Brasil: a review

A paratuberculose ou doença de Johne é uma enterite granulomatosa causada por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (Map) e comumente afeta ruminantes domésticos, no entanto, pode infectar várias espécies de mamíferos. Está presente nos cinco continentes e é considerada endêmica em algumas regiões pela Organização Internacional de Epizootias (OIE). Pertence à lista de enfermidades notificáveis, que compreende as doenças transmissíveis de importância sócio-econômica e/ou em saúde-pública, cujo controle é necessário para o comércio internacional de animais e alimentos de origem animal. A importância da doença de Johne não se restringe somente aos preju��zos econômicos causados à indústria animal, mas também na possível participação do Map na íleocolite granulomatosa que afeta seres humanos, conhecida como doença de Crohn. No Brasil, a paratuberculose já foi descrita em diversas espécies de ruminantes e em vários estados. Embora os relatos naturais da enfermidade sejam pontuais, acredita-se na possibilidade da transmissão interespecífica e na disseminação do agente através da compra e venda de animais infectados. O objetivo deste artigo foi reunir as informações disponíveis referentes aos aspectos epidemiológicos, clínico-patológicos e laboratoriais da paratuberculose em bovinos, bubalinos, caprinos e ovinos no Brasil, e salientar a necessidade de implementação de medidas de controle sanitário da enfermidade no país, o que possibilitaria a melhoria da qualidade e valorização dos produtos de origem animal no mercado internacional.Paratuberculosis also known as Johne's disease, is a granulomatous enteritis caused by Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP), an acid-fast bacillus that preferentially resides within host intestinal macrophages. The condition is most commonly seen in domestic ruminants, however MAP can also infect other mammalian species. Paratuberculosis shows a global distribution and is considered endemic in some regions. The World Organization for Animal Health (OIE, Office International des Epizooties), have classified paratuberculosis as a notificable disease; considered to be of socio-economic and/or public-health importance, the control of which is necessary for the international trade of animal and animal products. The importance of paratuberculosis is related primarily to economic losses in the animal industry and also because of a potential role for this bacterium in the pathogenesis of Crohn´s disease, a debilitating condition affecting the digestive tract of humans. In Brazil, paratuberculosis has been reported in a variety of ruminant species and shows a broad geographic distribution. The reported incidence of natural cases in Brazil has been limited, but it is believed that interespecific transmission of MAP and dissemination of the agent is driven by the commercialization of infected animals. The main objective of this paper was to collate the published epidemiological, clinic-pathological and diagnostic information in relation to paratuberculosis in cattle, buffaloes, goats and sheep in Brazil. Moreover, it served as a platform to emphasize the requirement to implement sanitary policies for control of MAP in the county, which may serve to improve the quality and value of animal products on international markets

Diagnóstico imuno-histopatológico da paratuberculose subclínica em bovinos no estado do Rio de Janeiro

O diagnóstico precoce e específico da paratuberculose ainda é um desafio. Isto pode estar associado à baixa sensibilidade dos testes laboratoriais e ou à variação da resposta imunológica frente à infecção por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis. Mundialmente, é uma enfermidade que causa importantes prejuízos econômicos, em especial, à bovinocultura leiteira, devido ao caráter crônico da infecção. No Brasil, a paratuberculose já foi descrita em diversas espécies de ruminantes domésticos e em vários estados, o que demonstra que a enfermidade está presente em território nacional e há a necessidade de elaboração de técnicas de diagnóstico para a confirmação da infecção. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os achados anátomo-histopatológicos e imuno-histoquímicos em intestino e linfonodos mesentéricos de bovinos assintomáticos, provenientes de rebanhos positivos para paratuberculose localizados no estado do Rio de Janeiro, Brasil. O estudo macroscópico revelou alterações inespecíficas tais como áreas avermelhadas na mucosa do intestino, aumento do volume das placas de Peyer e dos linfonodos mesentéricos, além disso, observou-se que vasos linfáticos mesentéricos estavam dilatados e esbranquiçados. Do total de 52 vacas leiteiras avaliadas, a histopatologia revelou infiltração granulomatosa, por vezes com formação de células gigantes multinucleadas, em mucosa e ou submucosa de jejuno, íleo e em linfonodos mesentéricos, principalmente na região cortical, em 32 animais. Estes bovinos foram submetidos à coloração de Ziehl-Neelsen cujo teste não demonstrou reação positiva, no entanto, quando analisados pelo teste imunohistoquímico para Mycobacterium spp. observou-se imunorreação em 6 animais. Desta forma, a histopatologia e imunohistoquímica pode ser uma importante ferramenta para diagnóstico da paratuberculose subclínica

Intoxicação acidental por monensina em ovinos no Estado do Rio de Janeiro

Descreve-se um surto de intoxicação por monensina em ovinos no Estado do Rio de Janeiro, no qual de 180 animais, oito morreram após serem alimentados com ração contendo o ionóforo. A enfermidade, de evolução variável, caracterizou-se clinicamente por apatia, arritmia cardíaca, mioglobinúria, incoordenação, incapacidade de se levantar, decúbito esternal; uma ovelha abortou. As lesões macroscópicas consistiram de áreas pálidas no miocárdio, hidroperitônio, hidrotórax e edema pulmonar. O exame histopatológico evidenciou alterações degenerativo-necróticas no coração e na musculatura esquelética. No miocárdio, as lesões eram mais marcadas e caracterizavam-se por necrose multifocal com substituição das miofibras por tecido conjuntivo fibroso e inflamação intersticial mononuclear. Adicionalmente, verificaram-se proliferação de células satélite e reação inflamatória mononuclear em músculos esqueléticos. Ao que tudo indica, a adição excessiva de monensina sódica, talvez associada à homogeneização inadequada da droga ao alimento, tenha determinado a ingestão de grande quantidade de monensina por parte dos animais