Quelle: ESA.

18. Oktober 2021 – INTEGRAL steht für INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (Internationales Labor für Gammastrahlen-Astrophysik) und wurde 2002 ins All gestartet. Es ist eine der am längsten laufenden und erfolgreichsten Missionen der ESA. Die Raumsonde sammelt energiereiche Strahlung aus dem Weltraum und trägt so zur Lösung der größten Rätsel der Astronomie bei.

Da sich die Raumsonde in Rotation befand, erreichten die Daten die Bodenkontrolle nur noch bruchstückhaft, und die Sonnenkollektoren waren nur kurzzeitig zur Sonne ausgerichtet, so dass sich die Batterien schnell entluden. Da nur noch für wenige Stunden Energie zur Verfügung stand, drohte die 19 Jahre alte Mission verloren zu gehen.

Das INTEGRAL-Flugkontrollteam machte sich zusammen mit den Teams für Flugdynamik und Bodenstationen des ESA-Missionskontrollzentrums ESOC sowie den Teams von ESA-ESAC und Airbus Defence & Space an die Arbeit. Mit schnellem Denken und einfallsreichen Lösungen fanden sie das Problem und retteten die Mission.

Was um Alles in aller Welt?
Als Ursache wird ein so genannter „Single Event Upset” (SEU) (etwa: Einzelereignisstörung) vermutet, der auftritt, wenn ein geladenes Teilchen auf ein empfindliches Teil eines elektrischen Geräts trifft und eine einmalige „Zustandsänderung” hervorruft, die dessen Funktion stört. Diese geladenen, „ionisierten” Teilchen stammen häufig von der Sonne, die während der Sonneneruptionen oder bei koronalen Massenauswürfen Materie und Energie ausspuckt.

„Ich glaube nicht, dass der SEU in diesem Fall von unserem lokalen, gelegentlich grantigen Stern verursacht wurde. Dieser Einschlag ereignete sich an einem Tag, an dem keine relevanten Weltraumwetteraktivitäten beobachtet wurden”, erklärt Juha-Pekka Luntama, Leiter des Weltraumwetterbüros der ESA.

„Nach Rücksprache mit unseren Kollegen vom Flugkontrollteam sieht es so aus, als ob die Anomalie durch geladene Teilchen ausgelöst wurde, die in den Strahlungsgürteln um die Erde hängen geblieben sind.”

Die Van-Allen-Strahlungsgürtel sind zwei donutförmige Regionen, die die Erde umgeben und in denen energiereiche geladene Teilchen im Erdmagnetfeld gefangen sind. Ihre Eigenschaften variieren je nach Sonnenaktivität, und sie stellen eine Gefahr für Satelliten und Menschen im Weltraum dar, die sie durchqueren. Da der tiefste Punkt der INTEGRAL-Umlaufbahn nur noch 1500 km von der Erdoberfläche entfernt ist, durchquert die Sonde auf ihrer Umlaufbahn beide Strahlungsgürtel.

„Darmstadt, wir haben ein Problem!”
INTEGRAL verwendet „Reaktionsräder” – Räder, die beim Drehen Energie speichern – um die Richtung der Sonde auf subtile Weise zu steuern, ohne dass Triebwerke eingesetzt werden müssen.

Plötzlich blieb eines dieser Reaktionsräder stehen, und nach dem Gesetz der Energieerhaltung musste die Drehkraft, die vorher in dem Rad war, woanders hingelangen – und wurde nun auf die Sonde selbst übertragen. Die Sonde geriet ins Trudeln und löste einen Notfallmodus zur Sicherung der Fluglage aus, der jedoch aufgrund eines früheren Fehlers nicht mehr zuverlässig war und die Sonde nicht stabilisieren konnte.

Das Reaktionsrad wurde von den Teams am Boden reaktiviert, aber die Sonde drehte sich weiterhin mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von etwa 17 Grad pro Minute (etwa eine Umdrehung alle 21 Minuten) und schwankte unvorhersehbar um seine Achsen. Das mag nach wenig klingen, aber die Sonde rotierte fünf Mal schneller als die Maximalgeschwindigkeit, wenn sie unter Kontrolle war.

„Die Daten, die von INTEGRAL herunterkamen, waren unregelmäßig und kamen nur für kurze Zeitspannen an, weil sie sich ständig drehte. Das machte die Analyse noch schwieriger”, erklärt Richard Southworth von der ESA, Spacecraft Operations Manager für INTEGRAL.

„Die Batterien entluden sich, da nur kurze Ladeperioden stattfanden, wenn die Paneele kurz der Sonne zugewandt waren.”

Die erste Herausforderung bestand daher darin, den Energieverbrauch von INTEGRAL zu senken, um mehr Zeit zu gewinnen. Erste Schätzungen der verbleibenden Batterieladung vor dem „Blackout” – und dem Verlust des Satelliten – lagen bei nur drei Stunden. Durch das schrittweise Abschalten verschiedener Instrumente und unkritischer Komponenten wurde dieser Zeitraum auf mehr als sechs Stunden erhöht.

Im nächsten Schritt, mit etwas mehr gewonnener Zeit, galt es nun, das Rotieren zu unterbinden.

Mit Unterstützung von Experten aus der Industrie analysierte das ESOC-Team den Zustand der Reaktionsräder und entwickelte eine Reihe von Befehlen, um deren Geschwindigkeit zu ändern und den sich drehenden Satelliten abzubremsen. Am späten Nachmittag des 22. September wurden die Befehle gesendet und zeigten sofort Erfolg, auch wenn es noch drei (lange) Stunden dauerte, bis der Satellit vollständig unter Kontrolle und außer unmittelbarer Gefahr war.

Integrals ‚Apollo 13’-Moment
„Alle atmeten auf. Das war sehr knapp, und wir waren sehr erleichtert, dass wir die Sonde aus dieser „Nahtoderfahrung“ herausbekommen haben“, erinnert sich Andreas Rudolph, Leiter der Astronomy Missions-Abteilung der ESA am ESOC-Missionskontrollzentrum.

„Die meisten Mitglieder des Flugkontrollteams arbeiteten zu diesem Zeitpunkt von zu Hause aus – ich verfolgte das Geschehen vom Zug aus! – und arbeiteten bis vier Uhr morgens, um die Sonde vollständig zu stabilisieren, wieder in Position zu bringen und der Sonne zuzuwenden, damit die Batterien wieder aufgeladen werden konnten.”

Unglücklicherweise begann sich die Sonde einige Stunden später, als das Team wieder zusammenkam, um die nächsten Schritte zu besprechen, erneut zu rotieren, und ihre Reaktionsräder drehten sich wieder mit hoher Geschwindigkeit. Es wird vermutet, dass es sich um eine „Okkultation” oder „Blendung“ des Sternverfolger-Sensors (star tracker) handelte, die von den Kontrollsystemen des Satelliten nicht korrekt bewältigt wurde – nämlich dann, wenn die Erde die Sicht der Raumsonde auf die Sterne behindert, an denen sie sich orientiert.

Das Team wiederholte die Schritte vom Vortag, um das Raumschiff zu stabilisieren und in eine auf die Sonne ausgerichtete Position zu bringen, diesmal ohne die Sternverfolger zu behindern. Die Wiederherstellung dauerte nur ein paar Stunden, wobei die beim ersten Mal gemachten Erfahrungen erneut in die Praxis umgesetzt werden konnten.

INTEGRAL ist seitdem unter Kontrolle, und seit dem 27. September sind alle Systeme wieder online. Seit dem 1. Oktober sind die Instrumente nach einem längeren Checkout wieder in Betrieb und beobachten das hochenergetische Universum – einschließlich exotischer Neutronensterne und schwarzer Löcher – erneut.

Eines der ersten Ziele von INTEGRAL wird die Beobachtung massereicher Sterne in der Orion-Region sein, um die Auswirkungen auf ihre Umgebung zu untersuchen, wenn sie zur Supernova werden.

„Wir bereiten uns auch wieder auf ‚Target of Opportunity‘-Beobachtungen vor, was bedeutet, dass lINTEGRAL wieder schnell reagieren wird, um unerwartete explosive Ereignisse im Universum zu untersuchen„, sagt Erik Kuulkers, Projektwissenschaftler für INTEGRAL bei der ESA.

Eine Sache der Schubkraft
Es ist nicht das erste Mal, dass diese fast 20 Jahre alte Sonde den Missionsteams einen Schrecken einjagt. Letztes Jahr zündete INTEGRAL nach einer Störung des Antriebssystems ihre Triebwerke zum möglicherweise letzten Mal planmäßig.

Aufgrund dieses mangelhaften Antriebssystems war der Wechsel in den Sicherheitsmodus in diesem Fall wirkungslos. Da der Modus nun deaktiviert ist, arbeiten das Kontrollteam an einer neuen automatischen Rettungssequenz, die viele der nach dieser Anomalie durchgeführten Operationen nachahmen soll, nur viel schneller.

Als das Antriebssystem ausfiel, erkannte das Team, dass es lernen musste, den vier Tonnen schweren Satelliten allein mit seinen hochempfindlichen Reaktionsrädern zu manövrieren, um in regelmäßigen Abständen Energie abzuführen und den Kräften entgegenzuwirken, die auf die Sonde einwirken, einschließlich des konstanten sanften Stoßes durch die Strahlung der Sonne. Das war eine Lösung, die noch nie zuvor ausprobiert worden war.

„Ich habe zuerst nicht geglaubt, dass das möglich ist. Wir haben uns bei unseren Kollegen von der Flugdynamik erkundigt, und die Theorie ließ die Annahme zu, dass es klappen würde. Nachdem wir eine Simulation durchgeführt hatten, testeten wir sie an der Sonde. Es hat funktioniert!”, erklärt Richard.

„Dank unseres schlagfertigen Teams und der Hilfe von Experten aus der Industrie geht die INTEGRAL-Mission weiter. Sie ist fast zwei Jahrzehnte alt und übertrifft bei weitem die Erwartungen, die an eine auf fünf Jahre angelegte Mission geknüpft waren.”

In der neuesten Folge des Podcasts ESA Explores Space Operations erzählt Richard die Geschichte der letzten Rettung und Aufrüstung von INTEGRAL und die erstaunliche Teamarbeit, die die Mission gerettet hat.

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Im April 2019 veröffentlichten Forscher das erste Bild eines Schwarzen Lochs mit dem Event Horizon Telescope (EHT). Diese bemerkenswerte Leistung war jedoch nur der Anfang der hier präsentierten Wissenschaftsgeschichte. Heute werden neue Ergebnisse veröffentlicht, die einen beispiellosen Einblick in dieses Schwarze Loch versprechen und eine noch genauere Überprüfung von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie möglich machen. An dem Wissenschaftsprojekt ist das Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie maßgeblich beteiligt, unter anderem durch Beobachtungen mit dem 100-m-Radioteleskop in Effelsberg.

In einer aktuellen Veröffentlichung werden neue Ergebnisse von neunzehn Observatorien veröffentlicht, die einmalige Einblicke in das Schwarze Loch in der Galaxie Messier 87 (M87) versprechen und ebenso Überprüfungen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie verbessern werden.

Die gewaltige Gravitation eines supermassereichen Schwarzen Lochs akkretiert nicht nur Materie, sondern treibt auch einen energiereichen Materieausfluss oder Jet an, der Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit über riesige Entfernungen bewegt. Der Jet von M87 erzeugt Strahlung über das gesamte elektromagnetische Spektrum, von Radiowellen bis hin zu Gammastrahlen. Das Muster dieser Strahlung ist bei jedem Schwarzen Loch anders und gibt entscheidende Einblicke in die Eigenschaften eines Schwarzen Lochs. Es ist aber auch eine Herausforderung für die Forscher, weil sich dieses Muster mit der Zeit verändert.

Während der EHT-Beobachtungen von M87 kompensierten die Wissenschaftler solche Schwankungen, indem sie die Beobachtungen mit vielen der weltweit leistungsstärksten Teleskope am Boden und im Weltraum koordinierten und Strahlung über das gesamte elektromagnetische Spektrum erfassten. Es ist die umfangreichste simultane Beobachtungskampagne, die jemals für ein supermassereiches Schwarzes Loch mit Jets durchgeführt wurde. „Dieser einzigartige Datensatz ist entscheidend für unser Verständnis der physikalischen Bedingungen in der unmittelbaren Umgebung eines der massereichsten Schwarzen Löcher in unserer kosmischen Nachbarschaft“, sagt Stefanie Komossa, Astronomin am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn, Teammitglied bei den unterstützenden Multi-Wellenlängen-Beobachtungen des EHT und eine der Hauptautorinnen der aktuellen Studie.

Mit der heutigen Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal Letters“ geben die Wissenschaftler diesen riesigen Datensatz im Rahmen der neuen Untersuchung frei. Damit kann jeder Interessierte die Daten selbst analysieren und für seine eigenen Studien nutzen. Jedes Teleskop liefert entscheidende Informationen über das Verhalten und die Auswirkungen des Schwarzen Lochs im Zentrum von M87 mit einer Masse von 6,5 Milliarden-Sonnenmassen, das etwa 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt liegt.

„Wir wussten, dass das erste direkte Bild eines Schwarzen Lochs bahnbrechend sein würde“, sagt Kazuhiro Hada vom National Astronomical Observatory of Japan, ein Mitautor der neuen Studie. „Aber um das Beste aus diesem bemerkenswerten Bild herauszuholen, müssen wir alles über das Verhalten des Schwarzen Lochs zu dieser Zeit wissen, indem wir Beobachtungen über das gesamte elektromagnetische Spektrum durchführen.“

„Die Kombination von VLBI-Daten aus dem Radio-Millimeter-Band mit zeitnah durchgeführten Messungen bei anderen Wellenlängen wie Nahinfrarot, im optischen, Röntgen- und Gammastrahlung bietet ein großartiges Datenreservoir für ein detailliertes Bild der physikalischen Prozesse, die in der Nähe des Schwarzen Lochs und in der Startregion des Jets ablaufen“, ergänzt Thomas P. Krichbaum, MPIfR-Astronom, Mitglied des EHT-Wissenschaftsrats und einer der Hauptautoren der vorliegenden Studie.

Die Daten wurden von einem Team von siebenhundertsechzig Wissenschaftlern und Ingenieuren aus fast zweihundert Institutionen und zweiunddreißig Ländern oder Regionen mit von Agenturen und Institutionen rund um den Globus finanzierten Teleskopen von 19 Observatorien, darunter auch die Effelsberg- und APEX-Teleskope des MPIfR, in einem Zeitraum von Ende März bis Mitte April 2017 aufgenommen.

„Es gibt mehrere Gruppen, die auf Hochtouren arbeiten, um zu sehen, ob ihre Modelle mit diesem reichhaltigen Beobachtungsschatz übereinstimmen, und wir sind begeistert, dass die gesamte Gemeinschaft die freigewordenen Daten nutzen kann, um uns zu helfen, die engen Verbindungen zwischen Schwarzen Löchern und ihren Jets besser zu verstehen“, sagt Mitautor Daryl Haggard von der McGill University.

„An diesen phantastischen Beobachtungen sind viele der besten Teleskope der Welt beteiligt, die zusammen eine Betriebszeit von dreihundert Jahren eingebracht haben“, sagt Mitautor Juan Carlos Algaba von der University of Malaya in Kuala Lumpur, Malaysia. „Dies ist ein wunderbares Beispiel für die Zusammenarbeit von Astronomen auf der ganzen Welt bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit.“

Die Ergebnisse zeigen, dass die Menge an elektromagnetischer Strahlung, die durch die Materie um das supermassereiche Schwarze Loch von M87 erzeugt wurde, die geringste war, die jemals beobachtet wurde. Dadurch boten sich ideale Bedingungen für die Untersuchung des Schwarzen Lochs, von Regionen nahe dem Ereignishorizont bis hin zu Zehntausenden von Lichtjahren Abstand.

Die Verbindung der bereits erhaltenen Teleskopdaten mit den aktuellen und zukünftigen EHT-Beobachtungen wird es den Wissenschaftlern ermöglichen, wichtige Untersuchungen in einigen der bedeutendsten und anspruchsvollsten Bereiche der Astrophysik durchzuführen. Zum Beispiel planen die Forscher, diese Daten zu nutzen, um die Tests von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie zu verbessern. Eine große Hürde bei der Anwendung solcher Tests auf M87 liegen derzeit in Unsicherheiten über das Material, das um das Schwarze Loch rotiert und in Jets abgestrahlt wird, und insbesondere in den Eigenschaften, die das emittierte Licht bestimmen.

„Das Verständnis der Teilchenbeschleunigung ist zentral für unser Verständnis sowohl des EHT-Bildes als auch der Jets, in all ihren Eigenschaften“, sagt Co-Autorin Sera Markoff von der Universität Amsterdam. „Diese Jets schaffen es, die vom Schwarzen Loch freigesetzte Energie auf Skalen zu transportieren, die größer sind als die Wirtsgalaxie, entsprechend einem riesigen Stromkabel. Die erhaltenen Ergebnisse werden uns helfen, die Menge der transportierten Energie zu berechnen und den Effekt, den die Jets des Schwarzen Lochs auf seine Umgebung ausüben.“

Die Veröffentlichung dieser neuen Daten fällt mit dem aktuellen EHT-Beobachtungslauf im Jahr 2021 zusammen, bei dem wiederum ein weltweites Netzwerk von Teleskopen zum Einsatz kommt – es ist der erste seit dem Jahr 2018. Noch in dieser Woche nehmen die EHT-Astronomen sechs Nächte lang M87 sowie Sgr A*, das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße, und mehrere noch weiter entfernte Schwarze Löcher ins Visier. „Mit der Veröffentlichung der Daten, kombiniert mit der Wiederaufnahme der Beobachtungen mit einem verbesserten EHT, können wir davon ausgehen, dass noch viele aufregende neue Ergebnisse für uns am Horizont stehen“, sagt Co-Autor Mislav Baloković von der Yale University.

Anton Zensus, Gründungsvorsitzender des Event Horizon Telescope und Direktor am MPIfR, fasst zusammen: „In dieser Beobachtungskampagne haben sich viele Teleskope auf der Welt und im Weltraum mit der EHT-Kollaboration zusammengetan, um gemeinsam und gleichzeitig die Eigenschaften von M87 über das gesamte elektromagnetische Spektrum zu untersuchen. Dies bringt uns einen großen Schritt weiter in unserem Verständnis der Natur von Systemen mit Schwarzen Löchern und ihren Jets. Wir lernen, wie wir Magnetfelder, kosmische Strahlung, Jetstruktur, Emissions- und Absorptionsprozesse und die Rolle der allgemeinen Relativitätstheorie besser untersuchen können.“

Weitere Informationen:
Die Forschungsergebnisse werden am 14. April 2021 in einer aktuellen Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal“ präsentiert. An der EHT-Kollaboration sind mehr als 300 Wissenschaftler aus Afrika, Asien, Europa, Nord- und Südamerika beteiligt. Diese internationale Kollaboration arbeitet daran, die detailliertesten Bilder von Schwarzen Löchern zu erfassen, die je gemacht wurden, indem sie ein virtuelles Teleskop von der Größe der Erde schafft. Das EHT verbindet bestehende Teleskope mit neuartigen Systemen – und bildet so ein grundlegend neues Instrument mit dem höchsten Winkelauflösungsvermögen, das bisher erreicht wurde.

Die Veröffentlichung der hier gezeigten Daten fällt mit der ersten Beobachtungskampagne des weltweiten EHT-Netzwerks seit 2018 zusammen. Die letztjährige Kampagne musste wegen der COVID-19-Pandemie abgesagt werden, und das Jahr davor wurde aufgrund von Betriebsproblemen und schlechtem Wetter ausgesetzt. In dieser Woche nehmen die EHT-Astronomen sechs Nächte lang vor allem das supermassereiche Schwarze Loch in unserer Milchstraße (Sgr A*), das Zentrum der Galaxie M87, und ein noch weiter entferntes Schwarzes Loch ins Visier. Im Vergleich zu 2017 wurde das Array durch drei weitere Teleskope erweitert: das Grönland-Teleskop, das Kitt Peak 12m-Teleskop und das NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA).
Die vorgestellten Forschungsergebnisse umfassen Beobachtungen mit verschiedenen Teleskopen, darunter das 100-m-Radioteleskop in Effelsberg als Teil des High Sensitivity Array und des Global Millimeter VLBI Array.

Das EHT-Konsortium besteht aus dreizehn beteiligten Instituten: dem Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, der University of Arizona, der University of Chicago, dem East Asian Observatory, der Goethe-Universität Frankfurt, dem Institut de Radioastronomie Millimétrique, dem Large Millimeter Telescope, dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie, dem MIT Haystack Observatory, dem National Astronomical Observatory of Japan, dem Perimeter Institute for Theoretical Physics, der Radboud-Universität und dem Smithsonian Astrophysical Observatory.

An der Beobachtungskampagne 2017 war eine große Anzahl von Observatorien und Teleskopen beteiligt. Bei Radiowellenlängen waren es folgende Teleskope: das European Very Long Baseline Interferometry Array Network (EVN) einschließlich des 100-m-Radioteleskops Effelsberg (9. Mai 2017); das High Sensitivity Array (HSA), zu dem das Very Large Array (VLA), das 100-m-Radioteleskop Effelsberg und die 10 Stationen des Very Long Baseline Array (VLBA) des National Radio Astronomy Observatory (NRAO) gehören (15., 16. und 20. Mai); die VLBI Exploration of Radio Astronomy (VERA) an 17 verschiedenen Terminen im Jahr 2017; das EAVN/KaVa-Array, bestehend aus dem ostasiatischen VLBI-Netzwerk (EAVN) und KaVA, das sich wiederum aus dem koreanischen VLBI-Netzwerk (KVN) und VERA zusammensetzt (14 Epochen zwischen März und Mai 2017); das KVN über sieben Epochen zwischen März und Dezember 2017; das VLBA am 5. Mai 2017; das Global Millimeter-VLBI-Array (GMVA), zu dem auch das 100-m-Radioteleskop Effelsberg gehört (30. März 2017); das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) und das Submillimeter Array (SMA) als Teil eines laufenden Beobachtungsprogramms. Bei ultravioletten Wellenlängen (UV) war das Neil Gehrels Swift Observatory (Swift) mit mehreren Beobachtungen zwischen dem 22. März und dem 20. April 2017 beteiligt; und bei optischen Wellenlängen ebenfalls Swift; und das Hubble Space Telescope am 7., 12. und 17. April 2017. Die Hubble-Daten wurden aus dem Hubble-Archiv entnommen, da sie Teil eines unabhängigen Beobachtungsprogramms darstellten. Bei Röntgenwellenlängen waren das Chandra-Röntgenobservatorium am 11. und 14. April 2017, das Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) am 11. und 14. April 2017 sowie Swift beteiligt. Bei Gammastrahlen-Wellenlängen waren Fermi vom 22. März bis 20. April 2017, das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S), die Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) Teleskope und das Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) beteiligt.

Das EHT wird durch erhebliche internationale Investitionen und einen großen Beitrag des MPIfR seit den 1990er Jahren bei der Entwicklung der Millimeter-VLBI-Technik unterstützt. In jüngster Zeit kamen zusätzliche Mittel durch das ERC-geförderte BlackHoleCam-Projekt hinzu, mit Michael Kramer, Direktor am MPIfR, als einem der drei Projektleiter.

Die folgenden vierunddreißig Forscher, die dem MPIfR angehören, sind Koautoren der Arbeit (in der Reihenfolge der Autorenliste): Jae-Young Kim, Stefanie Komossa, Thomas P. Krichbaum, Ru-Sen Lu, Walter Alef, Rebecca Azulay, Anne-Kathrin Baczko, Silke Britzen, Ralph P. Eatough, Michael Janßen, Ramesh Karuppusamy, Dong-Jin Kim, Michael Kramer, Rocco Lico, Jun Liu, Kuo Liu, Andrei P. Lobanov, Karl M. Menten, Nicholas R. MacDonald, Cornelia Müller, Aristeidis Noutsos, Gisela N. Ortiz-León, Felix M. Pötzl, Eduardo Ros, Helge Rottmann, Alan L. Roy, Tuomas Savolainen, Lijing Shao, Pablo Torné, Efthalia Traianou, Jan Wagner, Norbert Wex, Robert Wharton, und J. Anton Zensus.

Video: Größenskalen in M87

Originalveröffentlichung
Broadband Multi-wavelength Properties of M87 During the 2017 Event Horizon Telescope Campaign
Algaba, Anczarski, Asada et al. (inklusive Event Horizon Telescope Collaboration, Fermi Large Area Telescope Collaboration, H.E.S.S. Collaboration, MAGIC Collaboration, VERITAS Collaboration, und EAVN Collaboration), The Astrophysical Journal Letters, Vol. 911, L11, DOI:10.3847/2041-8213/abef71

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• Event Horizon Telescope „EHT“

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Quelle: ESA.

Wie halten sie die Missionen in den Umlaufbahnen um Erde und Sonne oder bei der Erforschung des Sonnensytems am Laufen, wenn eine Viruspandemie die Mitarbeiter der Organisation in Gefahr bringt?

Die erste Priorität ist die Gesundheit und das Wohlbefinden der Mitarbeiter in der gesamten Agentur, während die Kollegen in der Missionskontrolle (ESOC) der ESA in Darmstadt, die einzigartige Herausforderung haben, die Missionen in der Umlaufbahn aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass kritische Bodeninfrastrukturen so funktionieren, wie sie sollten, einschließlich sieben Bodenstationen auf drei Kontinenten.

Pläne vor Ort

Die ESA fliegt derzeit 21 Raumfahrzeuge vom ESOC aus, die von Erdbeobachtungs- über Astronomie- und Planetenerkundungsmissionen bis hin zu fünf Sentinel-Satelliten des Copernicus-Programms der Europäischen Union reichen.

Diese Missionen fliegen nicht von selbst. Die Ingenieure müssen regelmäßig Maßnahmen ergreifen, um beispielsweise Raumfahrzeuge vor dem allmählichen Abdriften von ihrer vorgesehenen Umlaufbahn oder der Kollision mit Trümmern zu schützen, um sicherzustellen, dass die Solarpaneele genügend Licht von der Sonne erhalten, um die wissenschaftlichen Instrumente zu betreiben, um wichtige Daten zu erhalten und um die Systeme an Bord und am Boden funktionsfähig und auf dem neuesten Stand zu halten.

Zur Bekämpfung des Covid-19-Ausbruchs führt die ESA zahlreiche Präventivmaßnahmen durch, wobei sie die von den nationalen und regionalen Zivilbehörden bereitgestellten Leitlinien berücksichtigt, insbesondere im Hinblick auf die Minimierung persönlicher Kontakte.

Die Flugkontrollteams oder die Experten in technische Bodensegmenten wie Flugdynamik und Bodenstationen arbeiten in der Regel in kleinen Kontrollräumen zusammen, sodass eine Reihe von Plänen vorhanden ist, um auf die sich entwickelnde Schwere des Covid-19-Ausbruchs zu reagieren.

Die Maßnahmen unterscheiden sich in erster Linie durch die Menge und Art des vor Ort in den Kontrollräumen und technischen Einrichtungen benötigten Personals.

Die Missionskontrolle kommt nach Hause

Vorerst bleibt das Ziel der Missionskontrolle, die Generierung von Missionsdaten aufrechtzuerhalten und die gesamte Flotte von Raumfahrzeugen, ob jung oder alt, routinemäßig zu betreiben.

Gleichzeitig muss die Vorbereitung und Durchführung ad-hoc kritischer Aktivitäten, wie Kollisionsvermeidungsmanöver oder der bevorstehende Vorbeiflug von BepiColombo an der Erde, sichergestellt werden.

Ab dem 16. März 2020 begann die Mehrheit der Belegschaft des ESOC von zu Hause aus zu arbeiten. Ähnlich der Personalstärke an einem regulären Wochenende halten die Missionsteams nun ein Minimum an Präsenz vor Ort, während jeder, der es kann, ein Maximum an täglichen Aktivitäten außerhalb des Standorts durchführt.

„In der Geschichte des Satellitenkontrollzentrums der ESA hat es noch nie eine Zeit gegeben, in der so wenig Leute vor Ort waren“, sagt Rolf Densing, Direktor für Missionsbetrieb der ESA.

„Dies hat natürlich große Auswirkungen auf die Art und Weise, wie die Missionen geflogen werden, und in den nächsten Wochen wird die Priorität weiterhin auf dem Schutz der Gesundheit liegen, indem die Anzahl der physisch anwesenden Personen minimiert wird, während gleichzeitig ein effektiver täglicher Betrieb gewährleistet wird“.

In Zukunft könnte die ESA, falls erforderlich, das Personal vor Ort noch weiter reduzieren, was eine Reduzierung oder sogar einen Stopp der wissenschaftlichen Datenerfassung erforderlich machen würde, um sich auf die schlichte Aufrechterhaltung sicherer und stabiler Umlaufbahnen von Raumfahrzeugen zu konzentrieren.

„Ein solches Szenario könnte eine ganze Weile aufrechterhalten werden, wenn nötig, über viele Wochen oder Monate hinweg“, sagt Paolo Ferri, Leiter des Missionsbetriebs.

Verfolgen Sie in den kommenden Tagen weitere Updates darüber, wie die Teams in der Missionskontrolle mit der Covid-19-Situation umgehen, über den ESA-Blog „Rocket Science“.

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• Raumfahrt und Corona-Virus

Der Beitrag Mission Control passt sich an Coronavirus-Bedingungen an erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA. Vertont von Peter Rittinger.

Sterne sind gewissermaßen atomare Öfen, in ihren Kernen wird aus Wasserstoff kontinuierlich Helium fusioniert. Bei einem Stern, der eine größere Masse als das etwa Achtfache unserer Sonne hat, führt das Ausgehen von Wasserstoff als Brennmaterial für das nukleare Fusionsfeuer unweigerlich zum Zusammenbruch. Bei einem solchen Kollaps entstehen Temperaturen, die hoch genug sind, dass durch Kernfusion auch schwere Elemente gebildet werden können, wie zum Beispiel Eisen, Kobalt, Nickel und Titan.

Auf den Zusammenbruch folgt eine Gegenbewegung, die letztlich in einer spektakulären Explosion, einer Supernova, endet. Vorher erbrütete Elemente werden dabei in den Weltraum geschleudert. Supernovae können dank der bei den enormen, bei der Explosion freiwerden Energiemengen so hell leuchten wie ganze Galaxien, im Unterschied zu letzteren aber nur für eine geringe Zeitspanne.

Nachdem das Explosionsleuchten nachgelassen hat, hängt die Leuchtkraft des übriggebliebenen Objekts von der Energie ab, die beim radioaktiven Zerfall von vorher erbrüteten und in der Explosion fusionierten Elementen entsteht. Beim radioaktiven Zerfall eines Elements entsteht Strahlung mit jeweils ganz bestimmten Frequenzen. An diesen Frequenzen lässt sich ablesen, um welche Elemente es sich handelt, die im konkreten Supernovaüberrest vorkommen, und vorher vom sterbenden, explodierenden Stern fort geschleudert wurden.

Die Supernova 1987A in einer Zwerggalaxie in der Nähe der Milchstraße, in der sogenannten Großen Magellanschen Wolke, konnte wegen des relativ geringen Abstands von der Erde (~166.000 Lichtjahre) im Februar 1987 sogar mit bloßem Auge beobachtet werden, als das erste von der Explosion ausgesandte Licht die Erde erreichte.

Zunächst, als die Sternexplosion sich am heftigsten darstellte, konnte das Vorhandensein von Elementen wie Calcium und Sauerstoff festgestellt werden. Diese Elemente kamen in den äußeren Schichten des Vorläufersterns vor. Nur wenig später ließ sich der radioaktive Zerfall von Material aus tieferen Schichten, nämlich von Nickel-56 zu Kobalt-56, und dessen weiterer Zerfall zu Eisen-56 beobachten.

Heute, nach über 1.000 Stunden, die das europäische Gammastrahlenteleskop Integral auf den Supernovaüberrest 1987A gerichtet war, ist man überzeugt, dass es dort auch reichlich Titan-44 gibt, das durch die von ihm ausgesandte hoch energetische Röntgenstrahlung mit Emissionslinien bei 67,9 keV und 78,4 keV auf sich aufmerksam macht. Die Menge des vermuteten Titan-44 hat nach Ansicht von Dr. Sergei Grebenev von der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau die Ausprägung des Supernovaüberrests in den letzten 20 Jahren maßgeblich beeinflusst.

Nach der Analyse der Daten von Integral sind die damit beschäftigten Astronomen sich sicher, dass die gesamte Menge an vorhandenem Titan-44, welche unmittelbar nach dem Kollaps des Kerns des Vorläufersterns von SNR 1987A entstanden ist, etwa 0,03 Prozent der Masse unserer Sonne beträgt. Dieser Wert liegt nahe von theoretisch ermittelten Vorhersagen und ist etwa doppelt so hoch wie der für die Menge des im Supernovaüberrest Cassiopeia A (Cas A) ermittelten Titan-44.

Dr. Grebenev, der seine Doktorarbeit über SNR 1987A geschrieben hat, hält die hohen Mengen von Titan-44 in Cas A und SNR 1987A für Ausnahmefälle, die Ergebnis einer asymmetrischen Geometrie der Supernovae sein könnten. Möglicherweise erfolgte die Bildung des Titan zu Lasten der Fusion schwererer Elemente.

Verwandte Quellen:

• Konrad Schmidt: Experimente zur Entstehung von Titan-44 in Supernovae

Der Beitrag Integral: Titan zerfällt in Supernovaüberrest 1987A erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans J. Kemm. Quelle: ESA.

INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) ist das Gammastrahlen-Observatorium der ESA. Das Weltraumteleskop startete am 17. Oktober 2002 an Bord einer russischen Proton-K-Rakete. Zu den Hauptaufgaben der Mission gehört die Erforschung der gewaltigsten Objekte im Universum, die sich durch Gammastrahlung offenbaren. Dazu gehören zum Beispiel die Überreste von Supernovaexplosionen, wie Neutronensterne und Schwarze Löcher, die Stoßwellen in den abgestoßenen Gashüllen von Sternexplosionen oder Gamma Ray Bursts. (Integral-Sonderseite bei Raumfahrer.net)

Die Scorpius-Centaurus Assoziation ist die von uns aus nächstgelegene Gruppe von Sternen mit gemeinsamer Herkunft und Bewegungsrichtung der Spektralklassen O und B. In den letzten 15 Millionen Jahren entstanden in dieser Region verschiedene Supernovae, die eine Reihe von expandierenden Gasblasen zurückließen, einschließlich der Loop-I-Superblase. Der Rand von Loop-I enthält dichte Molekülwolken, darunter Dunkelwolken wie den Kohlensack im Sternbild Kreuz des Südens und die Rho-Ophiuchi-Dunkelwolke. Die Loop-I-Superblase grenzt an die lokale Blase, die von unserem Sonnensystem seit mehreren Millionen Jahren durchquert wird.

Die Astronomen suchten neue Erkenntnisse darüber, wie Sternentstehungsprozesse unsere unmittelbare kosmische Nachbarschaft beeinflussen und wurden in der Sco-Cen-Region fündig. In jüngster Vergangenheit haben sich hier besonders viele massereiche Sterne gebildet. Durch stellare Winde und Supernova-Explosionen reichern die Sterne in der Scorpius-Centaurus Assoziation die interstellare Materie der Umgebung mit schweren Elementen, darunter auch Aluminium, an. Aluminium wird von massereichen Sternen in den letzten Phasen ihrer Entwicklung produziert.

Das Isotop Aluminium-26 (²⁶Al) ist radioaktiv und zerfällt mit einer Halbwertszeit von etwa einer Million Jahre. Die Zerfallszeit von Aluminium-26 und die Lebenszeit massereicher Sterne sind praktisch identisch und da diese Zerfallszeit so gut passt, kann man die Häufigkeit von ²⁶Al hervorragend als Maß für junge und massereiche Sterne heranziehen; und somit direkt das Alter bestimmen. Beim Zerfall von Aluminium-26 entstehen ein stabiles Magnesiumisotop ²⁶Mg, weitere Nebenprodukte und auch ein energiereiches Photon, das man bei einer Energie von etwa 1,8 MeV im Gammastrahlenbereich beobachten kann.

Die Mehrheit der Sterne in der Scorpius-Centaurus Assoziation, die etwa 300-500 Lichtjahre von der Sonne entfernt ist, haben ein Alter von rund 5 Millionen Jahren. Das ist ein mit anderweitigen Schätzungen übereinstimmender Wert.

Mit den neuen INTEGRAL-Daten konnten die Astronomen auch den Gesamtgehalt an Aluminium-26 in der Milchstraße neu bestimmen und so den bisherigen Wert um etwa 20 Prozent nach unten korrigieren. Dies ist ein wichtiger Baustein, um das Verständnis der Stern- und Elemententstehung in unserer Galaxie zu überprüfen: Supernova-Explosionen und massereiche Sterne sind die wesentlichen Produzenten neuer Atomkerne im Universum, sind aber meist in oder hinter Molekülwolken verborgen und daher besonders in unserer eigenen Galaxie kaum direkt zu beobachten. Da Gammastrahlung solche Wolken leicht durchdringt, liefert die damit messbare Radioaktivität neu erzeugter Atomkerne eine neue Möglichkeit, die erwartete Häufigkeit von Supernova-Explosionen mit Messdaten zu vergleichen.

Die ESA hat jetzt beschlossen, die seit 2002 betriebene und ursprünglich nur für 5 Jahre geplante INTEGRAL-Mission um zwei weitere Jahre bis 2014 zu verlängern.

Verwandte Meldungen:

• INTEGRAL helps unravel the tumultuous recent history of the solar neighbourhood
• INTEGRAL-Sonderseite Raumfahrer.net

Der Beitrag Sternenalter in der Sco-Cen ist jetzt bekannt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Ende Januar 2003 entdeckten Wissenschaftler mit Hilfe von INTEGRAL das kosmische Objekt IGRJ16318-4848, dem sie keinen bekannten Stern zuordnen konnten. Auch die Entfernung war nicht eindeutig bestimmbar, allerdings nahmen die Astronomen an, dass es sich in unserer Galaxie, der Milchstraße, befindet. Nach eingehender Analyse vermutete man, dass es sich bei diesem im Gammastrahlen-Spektrum strahlenden Objekt um ein Binärsystem handelt, bestehend aus einem Schwarzen Loch bzw. einem Neutronenstern einerseits sowie einem supermassiven Stern – deutlich massereicher als unsere Sonne – andererseits.

Solche Paarungen sind im Weltall nichts Ungewöhnliches, alleine in unserer kosmischen Nachbarschaft sind bisher über 300 Exemplare entdeckt worden. Doch in diesem Fall gab es eine Besonderheit, die nicht einfach zu erklären war: IGRJ16318-4848 war bis zur Entdeckung durch INTEGRAL von keinem anderen Teleskop beobachtet worden. Und das, obwohl ein solches Binärsystem eigentlich besonders einfach zu entdecken sein sollte, denn üblicherweise macht sich nicht nur der Stern durch seine Strahlung im sichtbaren Licht bemerkbar, sondern auch der an und für sich unsichtbare Begleiter: Die vom Stern ausgehenden Gasströme werden durch die Gravitation des Schwarzen Lochs bzw. des Neutronensterns beschleunigt und schließlich von ihm vereinnahmt, wobei Strahlung in den verschiedensten Spektralbereichen vom Infrarot bis hin zur Gammastrahlung erzeugt wird. Und doch war dieses Binärsystem bis zur Entdeckung durch INTEGRAL unbekannt.

Die einzige mögliche Erklärung war das Vorhandensein einer Schicht aus abschirmenden Material um dieses Binärsystem herum, so dass nur die energiereichste Strahlung – nämlich die von INTEGRAL beobachtete Gammastrahlung – diesen kosmischen Sperrgürtel durchdringen konnte. Diese Theorie würde auch erklären, warum IGRJ16318-4848 nicht schon früher von anderen Teleskopen, die energieärmere Strahlung (wie sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung) beobachten, entdeckt worden war.

Um diese Theorie zu überprüfen wurde das seit 1999 um die Erde kreisende ESA-Röntgenstrahlen-Teleskop XMM Newton im Februar auf das neu entdeckte System gerichtet. Tatsächlich konnte XMM Newton das System IGRJ16318-4848 im Spektrum der ebenfalls energiereichen Röntgenstrahlung entdecken und auch die Wolke aus kühlem Gas identifizieren, die den Großteil der im Binärsystem entstehenden Strahlung abschirmt. Wahrscheinlich besteht diese Wolke mit dem ungefähren Durchmesser der Erdumlaufbahn aus Gas, das vom supermassiven Stern im Binärsystem IGRJ16318-4848 emittiert und eventuell durch den unsichtbaren Begleiter des Sterns in der beobachteten Form angeordnet worden ist.

Für die Astronomen ist nun natürlich vor allem interessant, wie häufig solche kosmischen Objekte im Weltall vorkommen: Ist IGRJ16318-4848 ein außergewöhnlicher Sonderfall oder gibt es viele solcher Binärsysteme, die sich nur im hochenergetischen Strahlungsbereich bemerkbar machen? Wahrscheinlich wird INTEGRAL in den kommenden Jahren viel zur Beantwortung dieser Frage beitragen können.

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Ein Beitrag von lorenzzistler. Quelle: ESA.

Der von der ESA eingesetzte Satellit, zur Beobachtung von Gammastrahlen, Integral (beachten Sie auch das Raumfahrer.net-Special zu Integral) ist nun völlig betriebsbereit. Heute wurden die ersten von Integral aufgenommenen bahnbrechende Bilder eines hoch-energetischen Universums vorgestellt.

Astronomen bezeichnen solche Erstbeobachtung „Erst-Licht“ Bilder. Das hoch-energetische Universum ist ein gewaltiger Platz voll von explodierenden Sternen und ihren kollabierenden Überresten, wie die hoch-komprimierten Neutronen Sterne und, die extremsten, alles verschlingende Schwarze Löcher. Diese Himmelsobjekte erzeugen Röntgen- und Gammastrahlen die viele male stärker sind als die optischen Strahlen, die wir mit unseren Augen und optischen Teleskopen wahrnehmen können. Die Wissenschaftler die verantwortlich für die Instrumente an Bord sind erklären die entscheidende Rolle die hoch-Energie Missionen wie Integral in der Astronomie spielen so: Röntgen- und Gammastrahlen Astronomie ist der Wegbereiter zu ungewöhnlichen Objekten.

Im Bereich von optischen Wellenlängen ist die Zahl der Sterne entsetzend groß. Bei Röntgen- und Gammastrahlen Wellenlängen gibt es weniger Objekte, aber die die übrigbleiben sind die wirklich Besonderen.Als ein erster Test beobachtete Integral die Cygnus Region des Himmels, insbesondere das rätselhafte Objekt Cygnus X-1. Seit den 60er Jahren, sind uns diese Objekte bekannt als konstante Erzeuger von hoch-energetischen Strahlen. Die meisten Wissenschaftler glauben das Cygnus X-1 der Platz eines Schwarzen Loches ist, der ungefähr die fünffache Masse unserer Sonne enthält und einen nahen Stern verschlingt.

Das Beobachten von Cygnus X-1, der relativ nah bei unserer eigenen Galaxie liegt – „nur“ 10000 Lichtjahre von uns entfernt – ist ein sehr wichtiger Schritt in Richtung zum Verständnis von Schwarzen Löchern. Dies wird auch helfen das monströse Schwarze Loch – drei Millionen mal die Masse unserer Sonne – im Zentrum unserer Galaxie zu verstehen. Während der ersten Untersuchungen wurden die Wissenschaftler angenehm überrascht als Integral seine ersten Gammastrahlenexplosionen erfasste. Diese außergewöhnlichen himmlischen Explosionen sind unvorhersehbar und treten von zufälligen Richtungen aus ungefähr zwei mal am Tag auf. Ihr genauer Ursprung ist umstritten:

• sie könnten die Resultate von dem Zusammenbruch massiver Sterne in dem entfernten Universum sein

• oder alternativ das Ergebnis des Zusammenstoß´ zweier Neutronen Sterne sein.

Integral verspricht entscheidende Hinweise zur Lösung dieses ungewöhnlichen himmlischen Mysteriums zu liefern. Um diese Eigenheiten zu beobachten trägt Integral zwei mächtige Gammastrahleninstrumente. Es hat eine Kamera, genannt IBIS, und ein Spektrometer, SPI. Spektrometer werden dazu benutzt um die Energie von Gammastrahlen zu empfangen. Gammastrahlenquellen sind oft extrem flexibel und können binnen weniger Minuten oder Sekunden schwanken. Deshalb ist es zwingend notwendig Daten gleichzeitig in verschiedenen Wellenlängen aufzuzeichnen. Um das zu erreichen trägt Integral auch einen Röntgenstrahlen und einen optischen Monitor mit sich (JEM-X und OMC). Alle vier Instrumente werden dieselben Objekte zur selben Zeit beobachten. Auf diese Weise können können sie flüchtige Ereignisse komplett erfassen. Integral sendet alle Daten der Instrumente zum Integral Science Data Centre (ISDC) in der Nähe von Geneva in der Schweiz, wo sie dann aufbereitet werden um sie eventuell der Wissenschaftsgemeinde bereitzustellen.

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Ein Beitrag von Dominik Mayer. Quelle: ESA.

Integral, das Gammastrahlenobservatorium der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), hat seine ersten Aufnahmen gemacht und seine ersten Messdaten erfaßt. Diese beweisen, dass Integral hervorragend arbeitet. Alle Projektbeteiligten sind mit seiner bisherigen Leistung äußerst zufrieden.

Der Wissenschaftsdirektor der ESA, Professor David Southwood, der kommissarische Projektwissenschaftler für Integral, Dr. Arvind Parmar, und die Hauptexperimentatoren stellen die ersten Bilder und bahnbrechenden Forschungsergebnisse von Integral auf einer Pressekonferenz vor, die am 18. Dezember in der ESA-Hauptverwaltung in Paris stattfindet.

Seit seinem Start am 17. Oktober haben die Bodenkontrolleure Integral in seine Einsatzbahn manövriert, seine Funkverbindungen einer eingehenden Prüfung unterzogen und sich vergewissert, daß das Observatorium ihren Steuerungsbefehlen gehorcht. Durch Beobachtung des berühmten Schwarzen Lochs Cygnus X-1 haben die Wissenschaftler außerdem die Einstellung der Instrumente optimiert. „Wir haben wunderschöne Gammastrahlenbilder und Spektren des Himmels gewonnen“, sagt Parmar. Spektren werden von Astronomen zur Analyse der Energie der von ihnen beobachteten Strahlung verwendet.

Die Ergebnisse von Integral dürften insofern etwas ganz Besonderes darstellen, als es bereits gelungen ist, eines der am schwersten zu erfassenden Ereignisse im Weltraum festzuhalten: einen Gammastrahlenausbruch. Bei diesen Ausbrüchen handelt es sich um gigantische Explosionen unterschiedlicher Dauer, die durchschnittlich zweimal pro Tag stattfinden. Die Wissenschaftler glauben, daß diese mysteriösen Explosionen durch kollabierende Sterne im sehr fernen Universum ausgelöst werden. Die faszinierenden Ergebnisse dieser Beobachtung, die Anlass zu verschiedenen Theorien geben, werden ebenfalls auf der Pressekonferenz vorgestellt.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Integral kreist nun alle 72 Stunden auf einer elliptischen Bahn mit einem Apogäum (erdfernster Punkt) von 153.657 km Höhe und einem Perigäum von 9.050 km Höhe bei einer Inklination von 52,25° um die Erde. Damit ist die wichtigste Voraussetzung für den erfolgreichen Verlauf der Mission erfüllt, denn erst diese stark elliptische Umlaufbahn gewährleistet, dass sich Integral den größten Teil der 72-stündigen Umlaufzeit außerhalb des Strahlungsgürtels der Erde befindet – nur außerhalb dieses Gürtels hochenergetischer Strahlung können die Beobachtungsinstrumente des Forschungssatelliten ihre Leistungsfähigkeit voll entfalten.

Die kommenden Wochen werden nach der endgültigen Aktivierung aller Instrumente und Sensoren an Bord von Integral vor allem mit Kalibrierungsmessungen angefüllt sein. Hierzu werden bekannte Strahlungsquellen wie Cygnus X-1 anvisiert und die Messergebnisse der Integral-Instrumente mit bekannten Daten über diese Strahlungsquelle verglichen. Auch das genaue Ausmaß des „Eigenrauschens“ der einzelnen Detektoren wird in dieser Phase ermittelt, um spätere Messfehler so klein wie möglich zu halten. Der Start der Operationsphase – also der geplanten Beobachtungsprogramme – ist für Ende Dezember 2002 vorgesehen, allerdings kann sich dieser Termin je nach Verlauf der Test- und Kalibrierungsphase noch etwas nach hinten verschieben.
Mittlerweile wurden bereits die ersten beiden so genannten Gamma Ray Bursts (GRBs) vom SPI-Instrument (= SPectrometer on Integral) entdeckt. Am 27. Oktober und am 2. November registrierte das SPI diese kurzen, unvorstellbar energiereichen Gammastrahlenblitze während erster Testaufnahmen – die Gewinnung neuer Informationen über diese kosmischen Blitze wird eine der wichtigen Aufgaben von Integral während der nächsten Jahre sein.

Der Beitrag INTEGRAL: Wissenschaftsorbit erreicht erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Nach fast zehn Jahren Vorbereitung, Planung und Entwicklung des neuesten und bisher leistungsfähigsten Gammastrahlenteleskops der Forschungsgeschichte ist mit dem problemlos verlaufenen Start der Proton-Trägerrakete am Donnerstag um 06:41 Uhr (MESZ) vom Weltraumbahnhof Baikonur (Kasachstan) aus der erste Meilenstein auf dem Weg zum Erreichen der endgültigen Erdumlaufbahn passiert worden. Die unentgeltliche Bereitstellung der Trägerrakete wurde 1997 vertraglich von der ESA mit Russland vereinbart, im Gegenzug erhalten wissenschaftliche Einrichtungen in Rußland dafür einen garantierten Anteil an der (im Vorfeld bereits fast zwanzigfach „überbuchten“!) Beobachtungszeit von INTEGRAL (= „International Gamma Ray Astrophysics Laboratory„). Der Bilderbuchstart konnte im Internet live verfolgt werden, im europäischen Raumfahrtkontrollzentrum ESOC in Darmstadt waren darüber hinaus während des Starts viele Medienvertreter anwesend.

Die weiteren Aktivitäten der nächsten Stunden sehen wie folgt aus: Das Triebwerk der vierten Raketenstufe wird von 07:43 bis 07:50 Uhr aktiviert, um INTEGRAL in den so genannten Transferorbit zu befördern. Danach ist für 08:13 Uhr die Trennung des Satelliten von der vierten Stufe der Proton-Rakete geplant. Um 08:31 Uhr sollen dann schließlich die beiden Solarpaneele des Satelliten ausgefahren werden, um die Stromversorgung von INTEGRAL sicherzustellen, bevor nach und nach die Systeme und Instrumente des Satelliten eingeschaltet werden (alle Zeitangaben jeweils in MESZ).

Parallel dazu wird durch mehrfache Zündung des bordeigenen Triebwerks von INTEGRAL in den kommenden Wochen die Umlaufbahn des Weltraumteleskops solange angehoben, bis der vorgesehene Orbit mit einem erdnächsten Punkt (Perigäum) von rund 9.000 km und einen erdfernsten Punkt (Apogäum) von ca. 153.000 km erreicht ist. Erst einige Wochen vor dem Start war entschieden worden, das Perigäum gegenüber den ursprünglichen Planungen um 1.000 km abzusenken und dadurch Treibstoff einzusparen, der dann zusätzlich für notwendige Kurskorrekturen während der Betriebsphase zur Verfügung steht, was eine längere Betriebsdauer des Satelliten möglich macht. Der Beginn des regulären Beobachtungsbetriebs ist nach Inbetriebnahme und Kalibrierung der Beobachtungsinstrumente für Anfang nächsten Jahres geplant.
Sobald die ESA den erfolgreichen Eintritt von INTEGRAL in den Transferorbit bestätigt hat, werden wir Sie darüber informieren. Weitergehende Informationen können Sie in unserem Special-Newsletter über die INTEGRAL-Mission am kommenden Samstag nachlesen – abonnieren Sie noch heute den kostenlosen Newsletter von Raumfahrer.net. In den nächsten Tagen wird darüber hinaus ein INTEGRAL-Special auf Raumfahrer.net online gehen, dass Sie zukünftig über die neuesten Aktivitäten und wissenschaftlichen Erkenntnisse der Mission auf dem Laufenden halten wird.

Der Beitrag INTEGRAL erfolgreich gestartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Dominik Mayer. Quelle: ESA.

Das empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium, das jemals gestartet wurde, Integral, ist eine internationale Mission, in die alle ESA-Mitglieder sowie die USA und Russland eingebunden sind. Der Satellit enthält vier Instrumente von Gruppen unter der Führung italienischer, französischer, deutscher, dänischer und spanischer Wissenschaftler, um Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und sichtbares Licht von Himmelskörpern zu sammeln und auszuwerten.

Integral wird Astronomen auf der ganzen Welt die bisher klarste Sicht auf die extremsten Umgebungen des Universums ermöglichen. Er wird Strahlung von den gewaltigsten Ereignissen in weiter Ferne sowie von den Prozessen, die das Universum erst bewohnbar machten, aufspüren.

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Ein Beitrag von Karl Urban, bearbeitet von Star-Light, Quelle: ESA.

Integral ist das „Internationale Gammastrahlen Astrophysik Labor“ der ESA. Es handelt sich um ein gemeinsames Projekt mit Russland und der Start ist für den 17. Oktober 2002 vom Baikonur Kosmodrom in Kasachstan geplant. Die Sonde soll mithilfe einer Proton-Rakete gestartet werden, dem russischen Beitrag zum Projekt.

Integral ist das weltweit leistungsstärkste Gammastrahlen-Observatorium und dürfte bisher unerreichte Beobachtungen von Himmelsobjekten erlauben, die im gesamten Universum am meisten Strahlung abgeben. Die Wissenschaftler am Integral-Projekt haben die Sonde so entworfen, dass diese simultan Gamma-, Röntgenstrahlung und sichtbares Licht dieser Objekte aufzeichnen kann, um den Astronomen auf der Erde breites Analysematerial zu liefern.

Gammastrahlen-Ausbrüche entstehen während der wohl gewaltigsten Ereignissen im Universum. Anders als es uns der nächtliche Himmel weismachen will, ist das All voll von Sternenexplosionen, kosmischen Kollisionen und Materiemassen, die in Schwarze Löcher gezogen wird bzw. in sehr starke Magnetfelder eintritt. Astronomen konnten bisher nur das Glimmen dieser Ereignisse erahnen – Integral soll das ändern.

Mehr zu Integral und den Zielen der Mission können Sie hier nachlesen.

Der Beitrag Integral erkundet bald Gammablitze erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban, bearbeitet von Star-Light. Quelle: ESA.

Im Rahmen der Rosetta-Mission soll eine Sonde ein Rendezvous mit dem Kometen Wirtanen durchführen und dabei die Ursprünge unseres Sonnensystems erforschen. Die Sonde Integral hingegen soll eines der gewaltigsten Phänomene des Universums, Gammastrahlenausbrüche, erforschen. Beide Missionen nähern sich ihrem Starttermin.
Die Medien werden am Dienstag, den 18. Juni, ins ESTEC eingeladen, um mehr über diese Missionen zu erfahren. Prof. David Southwood, der Wissenschaftsdirektor der ESA, sowie ESA-Projektleiter und -wissenschaftler werden zusammen mit Vertretern der Industrie Präsentationen geben und für Interviews zur Verfügung stehen. Außerdem sind Besichtigungen der Raumfahrzeuge in ihrer Testumgebung vorgesehen.

Das Ziel der Mission Rosetta ist ein Rendezvous mit dem Kometen Wirtanen im Jahr 2011. Die Rosetta-Sonde soll im Januar 2003 mit einer Ariane-5 von Kourou, Französisch Guayana, aus gestartet werden. Sie wird auf ihrer achtjährigen Reise zu dem Kometen an zwei Asteroiden vorbeifliegen und schließlich fast zwei Jahre lang (2011-2013) den Kern des Kometen und seine Umgebung eingehend erforschen.
Rosetta wird auch ein Landegerät mitführen und auf der Oberfläche des Kometen absetzen. Seine wissenschaftliche Aufgabe besteht darin, die Zusammensetzung und Beschaffenheit des Kerns vor Ort zu untersuchen. Damit wird die Mission eine bisher beispiellose Analyse von Kometenmaterial ermöglichen und viele neue Erkenntnisse über die Entstehung des Sonnensystems vermitteln.

Integral, das Internationale Gammastrahlen-Astrophysiklabor der ESA, soll Quellen von Gammastrahlung, der energiereichsten Strahlung aus dem Weltraum, aufspüren und untersuchen. Der Satellit soll am 17. Oktober 2002 mit einer russischen Proton-Rakete von Baikonur aus gestartet werden und einige der größten Geheimnisse in der Astronomie entschlüsseln helfen.
Integral ist das empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium, das je gestartet wurde. Es soll die von den heftigsten Erscheinungen im Weltraum ausgehende Strahlung erfassen und Aufschluß über Prozesse geben, die das Universum bewohnbar gemacht haben.

Der Beitrag Rosetta und Integral vor dem Start erschien zuerst auf Raumfahrer.net.