Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg 24. August 2022.

24. August 2022 – Mit dem Ludwig-Biermann-Förderpreis ehrt die Astronomische Gesellschaft jedes Jahr herausragende Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler. Der Preis ist mit 3.000 Euro dotiert und geht für 2022 an Dr. Thomas Siegert vom Lehrstuhl für Astronomie der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg.

Der junge Wissenschaftler bekommt die Auszeichnung im September auf der Tagung der Astronomischen Gesellschaft in Bremen verliehen. Er wurde auch eingeladen, dort einen Vortrag über seine Arbeit zu halten.

„Thomas Siegert ist in der nuklearen Astrophysik international anerkannt“, heißt es in der Laudatio. Er habe an zahlreichen Publikationen mitgewirkt und sei als Experte für die Datenauswertung des INTEGRAL/SPI-Instruments der Europäischen Weltraumagentur ESA bekannt. Mit diesem Instrument wird die Gammastrahlung gemessen, die in der Milchstraße bei der Vernichtung von Materie durch Antimaterie entsteht.

Dem Ursprung der Antimaterie auf der Spur
Auf der Erde sind Antimaterieteilchen sehr selten aufzufinden. Sie lassen sich hier nur durch Teilchenbeschleuniger oder radioaktive Zerfälle und nur für sehr kurze Zeit erzeugen. Sie zeichnen sich primär dadurch aus, dass sie, im Vergleich zu ihren Materie-Partnern, eine entgegengesetzte Ladung besitzen. Sobald sie ihren Partnern zu nahekommen, verwandeln sie ihre gesamte Masse in Strahlung. Dabei entsteht Gammastrahlung, die noch einmal eine wesentlich höhere Energie hat als Röntgenstrahlung.

„Die Frage bei meiner Arbeit ist, woher in der Milchstraße die enormen Antimaterie-Mengen in Form von Positronen kommen. Das sind die Antimaterie-Partner der Elektronen“, sagt der JMU-Forscher.

Thomas Siegert konnte zeigen, dass es darauf mehr als nur eine Antwort geben muss: Neue radioaktive Elemente, die bei der Entwicklung massereicher Sterne oder bei Sternexplosionen entstehen, reichen als Erklärung allein nicht aus.

Er hat nachgewiesen, dass Mikroquasare hier eine Rolle spielen – das sind kleine Schwarze Löcher, die von einem Begleitstern Masse ansammeln und in sogenannten Jets Elementarteilchen ins Universum schießen. Auf diese Weise kann eine beträchtliche Menge Antimaterie entstehen. Millionen Jahre später zerstrahlen diese Positronen dann mit Elektronen und erzeugen die gemessenen Gammastrahlen.

Werdegang des Preisträgers
Thomas Siegert, Jahrgang 1988, geboren in Berlin und aufgewachsen im Bayerischen Wald, studierte Physik an der Technischen Universität München. Dort promovierte er 2017 in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching und ging 2019 in die USA. In San Diego arbeitete er mit einem Forschungsstipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) am COSI-Instrument der NASA.

2021 kehrte er mit einem DFG-Stipendium zurück nach Deutschland. Nach einem Zwischenaufenthalt in Würzburg war er als Wissenschaftler für Missionsunterstützung für den INTEGRAL-Satelliten am MPE tätig. Seit August 2022 leitet er am Lehrstuhl für Astronomie der JMU seine eigene Arbeitsgruppe.

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• Ehrungen

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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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ESA

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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

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Ein Beitrag von Michael Clormann. Quelle: ESA, Astronomy&Astrophysics.

NGC 4845 ist, wie auch unsere Heimatgalaxie, Teil des Virgo-Superhaufens. Dementsprechend befindet sie sich, in astronomischen Maßstäben, in relativer Nachbarschaft zu uns. Sie ist eine Galaxie des Seyfert-Typs, welcher sich durch einen besonders hell leuchtenden und aktiven galaktischen Kern auszeichnet.

Aufmerksam geworden auf das neuartige Schauspiel waren die Astronomen eher zufällig im Januar 2011. Bei Beobachtungen einer anderen Region des Weltraum fing das europäische Weltraumobservatorium Integral in der Peripherie seines Blickfelds einen ungewöhnlich hellen Ausbruch im Spektralbereich harter Röntgenstrahlung auf, der bis Juli 2011 gut instrumentell erfassbar blieb. Die genaue Lokalisierung im Zentrum der Galaxie NGC 4845 erfolgte anschließend innerhalb weniger Tage mit der Hilfe weiterer Teleskope, darunter das ebenfalls europäische XMM-Newton, das US-amerikanische Swift und das japanische MAXI-Instrument an Bord der Internationalen Raumstation.

Zuvor war die Galaxie als eher ruhig eingeschätzt worden und verhielt sich im Hinblick auf Röntgen-Ausbrüche überwiegend unauffällig. In den Jahren zuvor war sie vor allem in anderen Bereichen, etwa dem Infraroten, astronomisch beobachtet worden.

Nach eingehenderer Untersuchung stellte sich heraus, dass die Quelle der starken Strahlung die Umgebung des verhältnismäßig kleinen supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum von NGC 4845 sein musste. Offenbar war ein sogenanntes Objekt planetarer Masse, also in der Regel ein „frei fliegender Planet“ ohne Umlaufbahn um einen Stern, von der Gravitation des Schwarzen Lochs zerrissen worden. Die vorliegenden Erkenntnisse weisen darauf hin, dass es sich um einen Körper mit einer Masse zwischen dem 14- und 30-fachen des Jupiters gehandelt haben muss. Wahrscheinlich war er, dieser Masse nach, als Brauner Zwerg oder sehr großer Gasriese einzustufen. Ob er vollständig zerstört wurde oder nur seine äußere Hülle an den Gravitationssog verloren hat, ist dabei bisher nicht abschließend geklärt.

Braune Zwerge sind große Himmelskörper, deren Masse dennoch nicht ganz ausreicht um den Prozess der Wasserstoff-Fusion in ihrem Inneren in Gang zu bringen. Aus diesem Grund handelt es sich bei ihnen, nach gängiger Definition, nicht um Sterne.

Interessant ist die Beobachtung des Verschlingens nicht-stellarer Körper auch in Hinblick auf die Vorgänge in der Milchstraße. Schon seit längerem ist bekannt, dass eine relativ kleine Gaswolke dem Schwarze Loch im Zentrum unserer eigenen Galaxie immer näher kommt. Sie wird in naher Zukunft womöglich ein ähnliches Schicksal ereilen wie nun in NGC 4845 beobachtet. Weiterhin ist davon auszugehen, dass Ereignisse solcher Art sich auch in weiteren fremden Galaxien regelmäßig auffinden lassen. Die Chancen, sie zu entdecken, stehen mit dem heutigen astronomischen Instrumentarium nicht schlecht: Geräte wie das genannte Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) im japanischen Kibō-Modul der ISS durchmustern den Himmel gegenwärtig im Stundentakt nach vergleichbaren Strahlungsausbrüchen.

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• Planemo bzw. Objekte planetarer Masse
• Schwarze Löcher

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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 Günther Glatzel. Quelle: Unmanned Spaceflight.

Die Tagung des Science Programme Committee (SPC) der ESA fand bereits am 2. Oktober statt. Während dieses Treffens wurde eine Verlängerung der Missionen von Venus Express und Mars Express bis Ende 2012 vereinbart. Die Entscheidung soll demnächst offiziell veröffentlicht werden.

Mars Express startete am 2. Juni 2003 zum Roten Planeten, den es am 25. Dezember gleichen Jahres erreichte. Die wichtigsten Instrumente sind ein Radar und eine hochauflösende Stereo-Kamera mit einer Auflösung bis zu 2 Metern. Der Lander Beagle 2 ging allerdings verloren.

Venus Express startete am 9. November 2005 zu unserem inneren Nachbarplaneten, den die Sonde seit dem 11. April 2006 umläuft. Mit ihr wird seitdem mittels mehrerer Spektrometer vor allem Atmosphärenforschung betrieben.

Verlängert wurden auch XMM-Newton, Integral und Cluster sowie die Missionen vom Hubble Space Telescope und von SOHO mit ESA-Beteiligung.

Der Beitrag Missionen der ESA-Express-Sonden werden verlängert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Maria Steinrück. Quelle: ESA.

Das International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (Integral), ein Gammastrahlenobservatorium der ESA, beobachtete einen seltenen Moment der Stille im galaktischen Zentrum. Die stärksten hochenergetischen Strahlungsquellen verstummten alle zum gleichen Zeitpunkt- ein Glücksfall für die Astronomen, da sie so schwächere Objekte untersuchen konnten.
Seit Februar 2005 beobachtet Integral das Zentrum der Milchstraße und seine unmittelbare Umgebung, den galaktischen Bulge. Durch die regelmäßigen Beobachtungen können Astronomen die ständigen Veränderungen an diesem Ort verfolgen.

Das Zentrum unserer Galaxie ist einer der dynamischsten Orte in der Milchstraße. Dort befindet sich ein riesiges schwarzes Loch, das als Sagittarius A* bezeichnet wird.

Integral beobachtet derzeit etwa 80 starke Energiequellen nahe dem galaktischen Bulge. Die meisten davon sind Röntgendoppelsterne. Diese bestehen, wie alle (physischen) Doppelsterne, aus zwei Sternen, die einander umkreisen. Jedoch ist einer der Sterne ein Weißer Zwerg, Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Wenn beide Sterne einander nahe genug sind, kann es passieren, dass der kollabierte Stern durch seine starke Anziehungskraft gasförmige Masse von dem normalen Stern zu sich zieht. Während dieses Gas um den kollabierten Stern kreist und ihm dabei immer näher rückt, erhitzt es sich so stark, dass es Röntgen- oder Gammastrahlung aussendet. Die Menge der Masse, die vom einen Stern auf den anderen übergeht, bestimmt die dann auch von Integral messbare Helligkeit.

Im April 2006 passierte es dann, dass alle starken Strahlungsquellen gleichzeitig verstummten. Hatte das eine bestimmte, ungeklärte Ursache? Erik Kuulkers, der Leiter des Galaktischen Bulge-Beobachtungsprogramm, schließt das aus: „All diese Quellen sind sehr variabel und es war nur Zufall oder eben reines Glück, dass sie während dieser Beobachtung ausfielen.“

Durch das Verblassen dieser Röntgendoppelsterne können die Astronomen neue Grenzwerte setzten, wie schwach deren Strahlung werden kann. Mit diesen Daten kann eine Reihe neuer Untersuchungen durchgeführt werden.

Wenn sich die normalen Röntgen- und Gammastrahlungsquellen verstecken, können noch schwächere Objekte beobachtet werden. Diese können weitere Röntgendoppelsterne sein, es kann sich jedoch auch um große Molekülwolken handeln, die mit den Überresten von Supernovae reagieren. Möglicherweise ließe sich auch schwache Strahlung, die vom massiven Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxis ausgeht, entdecken.

Integral wird dieses Jahr seine Beobachtung des galaktischen Bulges fortsetzen. Die dabei gesammelten Daten werden auf der Homepage des Integral Science Data Centre (ISDC) veröffentlicht.

Links
Integral Science Data Centre

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: PPARC.

Viele Objekte im Weltraum emittieren Licht, egal in welcher Lichtwellenlänge. Dieses Licht reist oft Jahrtausende durchs All, ehe es von einem unserer Teleskope aufgefangen wird. Dass es hier gedämpft eintrifft, liegt unter anderem an der kosmischen Hintergrundstrahlung, die dieses Licht absorbiert. Oft werden diese Objekte nur als Hintergrundlicht bei Untersuchungen wahrgenommen – eben weil das Licht so gedämpft wurde, dass man sie kaum von der kosmischen Hintergrundstrahlung unterscheiden kann. Forscher haben lange versucht, diese kosmische Hintergrundstrahlung zu untersuchen und ihre Rolle in der Entwicklung des Kosmos zu bestimmen. Bisher war es aber schwer, da die Teleskope nicht über die notwendige Empfindlichkeit verfügten. Noch dazu schien diese Hintergrundstrahlung fast unsichtbar. Außerdem ist es schwer, diese Strahlung von der Erde aus im Nachthimmel zu finden und zu identifizieren.

Extrem hochenergetische Gammastrahlung, die etwa 100.000.000.000 Mal intensiver als normales Licht ist, ist eine neue Methode für die genauere Untersuchung dieser Hintergrundstrahlung und der Gammastrahlenquellen. Das bekannteste Gammastrahlenteleskop ist INTEGRAL der ESA. Aber auch erdgebundene Gammastrahlenteleskope findet man immer öfter. Englische Forscher haben das High Energy Stereoscopic System (HESS) in Namibia verwendet, um weit entfernte Quasare zu untersuchen, die gleichzeitig auch eine Gammastrahlenquelle sind. Gammastrahlung wird von den meisten Weltraumobjekten erzeugt. Leider wird diese Gammastrahlung auf dem Weg zur Erde von Photonen der normalen Hintergrundstrahlung absorbiert. Genau diese Hintergrundstrahlung gibt es vermutlich, seit es das Universum gibt – also der Bote der Vergangenheit. Es werden weit entfernte Gammastrahlenquellen wie Quasare verwendet, um diese fossile Hintergrundstrahlung zu messen – je weniger Gammastrahlen bei der Erde ankommen, desto höher muss die Dichte des fossilen Nebels sein, der das Universum einhüllt. So kann man auch feststellen, wo es unter Umständen auch Löcher in diesem Nebel gibt, wo also mehr Gammastrahlung durchdringt. Aber vielleicht ist dieser Wert auch überall gleich. Es konnte festgestellt werden, dass die ankommenden Gammastrahlen im Vergleich zu den erwarteten Strahlen sehr gering sind. Dies weist auf eine immer präsente und intensive kosmische Hintergrundstrahlung hin.

Doktor Lowry McComb von der Durham-Universität kommentiert die Untersuchungsergebnisse wie folgt: „HESS hat in den letzten Jahren eine bedeutende Anzahl von wichtigen Entdeckungen gemacht. Es hat die Gammastrahlenforschung revolutioniert. Diese neuen Ergebnisse zeigen, welche Geheimnisse diese Art von Astronomieforschung noch verbirgt. Vor allem jetzt, wo die Teleskope immer tiefer in die Vergangenheit des Universums blicken können, ist es wichtig gute Techniken zu entwickeln. Leider ist diese Hintergrundstrahlung oft auch transparent für die Gammastrahlung!“

Wir können uns überraschen lassen, welche Erfolge Dr. McComb mit dem HESS Teleskop noch zu verbuchen haben wird.

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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 Karl Urban. Quelle: NewScientist.

Die Forscher stützten sich bei Ihren Studien auf Aufnahmen des europäischen Gammastrahlen-Weltraumteleskops Integral, das im Oktober 2002 gestartet worden war.
Dunkle Materie gehört zu den größten Rätseln der modernen Astronomie. Denn aufgrund von Beobachtungen der Sterne und Galaxien des Universums, also aller sichtbaren Materie, macht diese nur einen verschwindend geringen Anteil von fünf Prozent aller Materie des Universums aus. Wo der weitaus größere Teil verborgen ist, war bisher nicht plausibel erklärbar.

Astronomen aus Frankreich und Großbritannien gelang nun vermutlich ein Durchbruch. Ihre These besagt, dass Gammastrahlung aus dem Zentrum unserer Galaxie den Zerfall von bisher unbekannten exotischen Partikeln anzeigt. Da die neuen Forschungsergebnisse erst vor kurzem veröffentlicht wurden, ist eine Reaktion anderer Experten bisher ausgeblieben. „Ich habe sofort alles liegengelassen, um an dieser Sache zu arbeiten“, sagte Dan Hooper von der Oxforder Universität. „Wir sind wirklich aufgeregt“, ergänzt seine Kollegin Céline Boehm. „Ich bin zwar vorsichtig, aber es passt alles sehr gut zusammen.“

Obwohl Dunkle Materie bisher nicht direkt zu beobachten ist, erzeugt sie die selbe Gravitationskraft wie normale Materie. Die nebenstehende Grafik verdeutlicht die bis dato ungeklärten Gammastrahlenemissionen aus dem Zentrum unserer Milchstraße. Das scharfe Signal mit einer Energie von 511 Kiloelektronenvolt (keV) entspricht genau dem Energiebetrag, der beim Annihilieren (oder Zerstrahlen) von Elektronen und Positronen entstehen. Das Positron ist das Antimaterie-Gegenteilchen zum Elektron.

Bisher gab es Spekulationen, wonach diese Gammastrahlung während einer Hypernova, einer äußerst energiereichen Supernova, entstanden ist. „Aber keine dieser Erklärungen war befriedigend“, sagte Hooper.
Die Forscher stellten die These auf, dass die Gammastrahlung von der Annihilation von Dunkelmaterie-Partikeln und ihren Antiteilchen im Zentrum der Galaxie stammt. Um die gemessene scharfe Linie der Restenergie von genau 511 keV zu erklären, müssten die Teilchen quasi zum Stillstand kommen, bevor sie sich annihilieren können. Dies schließt massereichere Dunkelmaterie-Partikel aus, die von vielen Wissenschaftlern erwartet werden.

„Schwere Dunkelmaterie-Partikel würden hochenergetische Elektronen erzeugen“, sagte Hooper. „Seitdem es schwer vorzustellen war, wie sie zum Stillstand verlangsamt werden können, kamen wir zu dem Schluss, dass es sich um leichte Dunkelmaterie-Partikel handeln müsse.“ „Leicht“ heißt in diesem Fall, dass die erwarteten Teilchen zwischen 1000 und zehn mal leichter sein sollten, als ein Proton. Die Masse ist auch deshalb überraschend, weil Teilchenbeschleuniger Partikel dieser Masse erzeugen, so dass sie bereits hätten entdeckt werden können.

„Um ihrer Entdeckung zu entgehen, dürften sie sehr wenig interagieren“, erläuterte Hooper. „Ein Teilchen in [dieser] Größenordnung könnte übersehen worden sein“, meint auch Nigel Smith, Leiter des UK Dark Matter Collaboration Experiment.

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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.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Integral wurde von der russischen Proton-Trägerrakete mit nur minimalen Abweichungen in den vorgesehenen Transferorbit befördert. Nachdem die beiden Solarpaneele voll entfaltet waren begannen die Missionsspezialisten damit, während des ersten Erdumlaufs sukzessive die verschiedenen Instrumente und Versorgungssysteme an Bord des Forschungssatelliten zu aktivieren. Am 20. Oktober wurde dann zum ersten Mal das Perigäum (= erdnächster Punkt der Umlaufbahn) passiert, was gleichzeitig den Abschluss des ersten Orbits bedeutete.
Einen Tag später wurde die erste Testaufnahme mit dem Gammastrahlen-Bildaufzeichner IBIS (= Imager on Board the Integral Satellite) gemacht, der zukünftig Gammastrahlenquellen mit einer bisher nicht erreichten Winkelauflösung aufnehmen soll. Die zweite „First Light“-Aufnahme eines Integral-Instruments ließ nicht lange auf sich warten, schon am folgenden Tag öffnete sich die Schutzklappe des Refraktor-Teleskops OMC (= Optical Monitoring Camera), um die erste Aufnahme im Spektralbereich des sichtbaren Lichts zu ermöglichen.
Während des dritten, am 22. Oktober beginnenden Umlaufs schließlich wurde zum ersten Mal das Triebwerk von Integral gezündet, um das Perigäum anzuheben. Hierzu wurden am 24. Oktober bei einer Brenndauer von 39 Minuten 84 kg Treibstoff verbrannt und die Geschwindigkeit um 48,1 m/sek. erhöht, wodurch das Perigäum von 651 auf 2.258 km angehoben wurde. Auch diese Aktion verlief vollkommen problemlos. Am Tag zuvor wurde die erste Aufnahme mit einem von acht Modulen des „Low Energy Detector Array“ (ISGRI) des Gammastrahlen-Bildaufzeichners IBIS gemacht – erneut konnten die Projektwissenschaftler sich über exzellente Ergebnisse im Rahmen der Vorhersagen freuen.

Am heutigen Samstag um 20:44 Uhr sowie 22:47 Uhr (MESZ) stehen erneut zwei Triebwerkszündungen auf dem Programm, wodurch das Perigäum auf 7.033 km angehoben werden soll. Zwei weitere Zündungen am 29. und 31. Oktober schließlich werden das Perigäum des Integral-Orbits auf die endgültige Höhe von 9.078 km anheben. Der vollständigen Aktivierung der vier Beobachtungsinstrumente an Bord des Weltraumteleskops wird dann noch eine mehrwöchige Kalibrierungsphase folgen, bevor im Januar 2003 die reguläre Operationsphase beginnt. Wir werden Sie natürlich weiterhin im Rahmen unseres Integral-Specials über alle wichtigen Ereignisse und Ergebnisse dieser Mission informieren.

Der Beitrag INTEGRAL: Die erste Woche im All erschien zuerst auf Raumfahrer.net.