eROSITA (extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array) is the primary instrument on the Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) mission, which was successfully launched on July 13, 2019, from the Baikonour cosmodrome. After the commissioning of the instrument and a subsequent calibration and performance verification phase, eROSITA started a survey of the entire sky on December 13, 2019. By the end of 2023, eight complete scans of the celestial sphere will have been performed, each lasting six months. At the end of this program, the eROSITA all-sky survey in the soft X-ray band (0.2–2.3 keV) will be about 25 times more sensitive than the ROSAT All-Sky Survey, while in the hard band (2.3–8 keV) it will provide the first ever true imaging survey of the sky. The eROSITA design driving science is the detection of large samples of galaxy clusters up to redshifts z > 1 in order to study the large-scale structure of the universe and test cosmological models including Dark Energy. In addition, eROSITA is expected to yield a sample of a few million AGNs, including obscured objects, revolutionizing our view of the evolution of supermassive black holes. The survey will also provide new insights into a wide range of astrophysical phenomena, including X-ray binaries, active stars, and diffuse emission within the Galaxy. Results from early observations, some of which are presented here, confirm that the performance of the instrument is able to fulfil its scientific promise. With this paper, we aim to give a concise description of the instrument, its performance as measured on ground, its operation in space, and also the first results from in-orbit measurements.

Context. The eROSITA X-ray telescope on board the Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) observatory combines a large field of view and collecting area in the energy range $\sim$0.2 to $\sim$8.0 keV with the capability to perform uniform scanning observations of large sky areas. Aims. SRG/eROSITA performed scanning observations of the $\sim$140 square degrees eROSITA Final Equatorial Depth Survey (eFEDS) field as part of its performance verification phase. The observing time was chosen to slightly exceed the depth of equatorial fields after the completion of the eROSITA all-sky survey. We present a catalog of detected X-ray sources in the eFEDS field providing source positions and extent information, as well as fluxes in multiple energy bands and document a suite of tools and procedures developed for eROSITA data processing and analysis, validated and optimized by the eFEDS work. Methods. A multi-stage source detection procedure was optimized and calibrated by performing realistic simulations of the eROSITA eFEDS observations. We cross-matched the eROSITA eFEDS source catalog with previous XMM-ATLAS observations, confirming excellent agreement of the eROSITA and XMM-ATLAS source fluxes. Result. We present a primary catalog of 27910 X-ray sources, including 542 with significant spatial extent, detected in the 0.2-2.3 keV energy range with detection likelihoods $\ge 6$, corresponding to a (point source) flux limit of $\approx 6.5 \times 10^{-15}$ erg/cm$^2$/s in the 0.5-2.0 keV energy band (80% completeness). A supplementary catalog contains 4774 low-significance source candidates with detection likelihoods between 5 and 6. In addition, a hard band sample of 246 sources detected in the energy range 2.3-5.0 keV above a detection likelihood of 10 is provided. The dedicated data analysis software package, calibration database, and calibrated data products are described in an appendix.

The first SRG/eROSITA All-Sky Survey (eRASS1) provides the largest intracluster medium-selected galaxy cluster and group catalog covering the western Galactic hemisphere. Compared to samples selected purely on X-ray extent, the sample purity can be enhanced by identifying cluster candidates using optical and near-infrared data from the DESI Legacy Imaging Surveys. Using the red-sequence-based cluster finder eROMaPPer , we measured individual photometric properties (redshift z λ , richness λ , optical center, and BCG position) for 12000 eRASS1 clusters over a sky area of 13 116 deg 2 , augmented by 247 cases identified by matching the candidates with known clusters from the literature. The median redshift of the identified eRASS1 sample is z = 0.31, with 10% of the clusters at z > 0.72. The photometric redshifts have an accuracy of δz /(1 + z ) ≲ 0.005 for 0.05 < z < 0.9. Spectroscopic cluster properties (redshift z spec and velocity dispersion σ ) were measured a posteriori for a subsample of 3210 and 1499 eRASS1 clusters, respectively, using an extensive compilation of spectroscopic redshifts of galaxies from the literature. We infer that the primary eRASS1 sample has a purity of 86% and optical completeness >95% for z > 0.05. For these and further quality assessments of the eRASS1 identified catalog, we applied our identification method to a collection of galaxy cluster catalogs in the literature, as well as blindly on the full Legacy Surveys covering 24069 deg 2 . Using a combination of these cluster samples, we investigated the velocity dispersion-richness relation, finding that it scales with richness as log( λ norm ) = 2.401 × log( σ ) − 5.074 with an intrinsic scatter of δ in = 0.10 ± 0.01 dex. The primary product of our work is the identified eRASS1 cluster catalog with high purity and a well-defined X-ray selection process, opening the path for precise cosmological analyses presented in companion papers.

Context. The spatial distribution of galaxy clusters provides a reliable tracer of the large-scale distribution of matter in the Universe. The clustering signal depends on intrinsic cluster properties and cosmological parameters. Aims. The ability of eROSITA on board Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) to discover galaxy clusters allows the association of extended X-ray emission with dark matter haloes to be probed. We measured the projected two-point correlation function to study the occupation of dark matter haloes by clusters and groups detected by the first eROSITA all-sky survey (eRASS1). Methods. We created five volume-limited samples probing clusters with different redshifts and X-ray luminosity values. We interpreted the correlation function with halo occupation distribution (HOD) and halo abundance matching (HAM) models. We simultaneously fit the cosmological parameters and halo bias of a flux-limited sample of 6493 clusters with purity > 96%. Results. We obtained a detailed view of the halo occupation for eRASS1 clusters. The fainter population at low redshift (S0: L̄ X = 4.63 × 10 43 erg s −1 , 0.1 < z < 0.2) is the least biased compared to dark matter, with b = 2.95 ± 0.21. The brightest clusters up to higher redshift (S4: L̄ X = 1.77 × 10 44 erg s −1 , 0.1 < z < 0.6) exhibit a higher bias b = 4.34 ± 0.62. Satellite groups are rare, with a satellite fraction < 14.9% (8.1) for the S0 (S4) sample. We combined the HOD prediction with a HAM procedure to constrain the scaling relation between L X and mass in a new way, and find a scatter of ⟨ σ Lx ⟩ = 0.36. We obtain cosmological constraints for the physical cold dark matter density ω c = 0.12 −0.02 +0.03 and an average halo bias b = 3.63 −0.85 +1.02 . Conclusions. We modelled the clustering of galaxy clusters with a HOD approach for the first time, paving the way for future studies combining eROSITA with 4MOST, SDSS, Euclid , Rubin , and DESI to unravel the cluster distribution in the Universe.

The properties of the warm-hot intergalactic medium (WHIM) in cosmic filaments are among the least quantified units in modern astrophysics. The Spectrum Roentgen Gamma/eROSITA All Sky Survey ((SRG/eRASS) provides a unique opportunity to study the X-ray emission of the WHIM. We applied both imaging and spectroscopic stacking techniques to the data of the first four eRASS scans to inspect the X-ray emissions from 7817 cosmic filaments identified from Sloan Digital Sky Survey (SDSS) optical galaxy samples. We obtained a $9 significant detection of the total X-ray signal from filaments in the 0.3--1.2 keV band. Here, we introduce a novel method to estimate the contamination fraction from unmasked X-ray halos, active galactic nuclei, and X-ray binaries associated with filament galaxies. We found an approximately 40<!PCT!> contamination fraction for these unmasked sources, suggesting that the remaining 60<!PCT!> of the signal could be coming from the WHIM and a $5.4 detection significance of the WHIM. Moreover, we modeled the temperature and baryon density contrast of the detected WHIM by fitting the stacked spectrum and surface brightness profile. The best-fit temperature $ K obtained by using a single temperature model, is marginally higher than in the simulation results. This could be due to the fitting of a single temperature model on a multi-temperature spectrum. Assuming a 0.2 solar abundance, the best-fit baryon density contrast $ b is in general agreement with the X-ray emitting phases in the IllustrisTNG simulation. This result suggests that the broadband X-ray emission traces the high end of the temperature and density values that characterize the entire WHIM population.