Quelle: NASA, 30. Dezember 2025

Astronomen entdeckten diesen Galaxienhaufen am 31. Dezember 2020. Das Datum, kombiniert mit dem blasenartigen Aussehen der Galaxien und dem überhitzten Gas, das mit Chandra Beobachtungen sichtbar wurde (dargestellt in violett), inspirierte die Wissenschaftler dazu, dem Galaxienhaufen den Spitznamen „Champagner Cluster“ zu geben, einen viel einprägsameren Namen als seine offizielle Bezeichnung RM J130558.9+263048.4.

Das neue zusammengesetzte Bild zeigt, dass es sich beim Champagner Cluster tatsächlich um zwei Galaxienhaufen handelt, die gerade dabei sind, zu einem noch größeren Haufen zu verschmelzen. Gas mit einer Temperatur von mehreren Millionen Grad in Galaxienhaufen nimmt in Bildern normalerweise eine annähernd kreisförmige oder mäßig ovale Form an, aber im Champagner Haufen ist es von oben nach unten weiter verteilt, was auf die Anwesenheit der beiden kollidierenden Haufen hinweist. Zwei Gruppen einzelner Galaxien, aus denen die kollidierenden Haufen bestehen, sind oben und unten in der Mitte zu sehen. (Das Bild wurde um 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht, sodass Norden nach rechts zeigt.) Das heiße Gas überwiegt die Gesamtmasse aller über hundert einzelnen Galaxien in dem sich neu bildenden Cluster. Die Cluster enthalten außerdem noch größere Mengen an unsichtbarer dunkler Materie, jener mysteriösen Substanz, die das Universum durchdringt.

Zusätzlich zu den Chandra Daten enthält dieses neue Bild optische Daten aus den Legacy Surveys (rot, grün und blau), die aus drei einzelnen, sich ergänzenden Durchmusterungen verschiedener Teleskope in Arizona und Chile bestehen.
Der Champagne-Cluster gehört zu einer seltenen Klasse von verschmelzenden Clustern, zu denen auch der bekannte Bullet Cluster gehört, bei denen das heiße Gas in jedem Cluster kollidiert und abgebremst wurde und es eine klare Trennung zwischen dem heißen Gas und der massereichsten Galaxie in jedem Cluster gibt.

Durch den Vergleich der Daten mit Computersimulationen kamen Astronomen zu zwei Möglichkeiten für die Entstehungsgeschichte des Champagner Clusters. Eine davon ist, dass die beiden Cluster bereits vor über zwei Milliarden Jahren miteinander kollidiert sind. Nach der Kollision bewegten sich die beiden Cluster nach außen und wurden dann durch die Schwerkraft wieder aufeinander zu gezogen, sodass sie nun auf eine zweite Kollision zusteuern. Die andere Möglichkeit ist, dass es vor etwa 400 Millionen Jahren zu einer einzigen Kollision kam und sich die beiden Cluster seitdem voneinander entfernen. Die Forscher glauben, dass weitere Untersuchungen des Champagner Clusters ihnen möglicherweise Aufschluss darüber geben können, wie dunkle Materie auf eine Hochgeschwindigkeitskollision reagiert.

Ein Artikel, der diese Ergebnisse beschreibt, erschien kürzlich im Astrophysical Journal und ist online verfügbar. Die Autoren des Artikels sind Faik Bouhrik, Rodrigo Stancioli und David Wittman, alle von der University of California, Davis.

Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, leitet das Chandra-Programm. Das Chandra X-ray Center des Smithsonian Astrophysical Observatory steuert die wissenschaftlichen Operationen von Cambridge, Massachusetts, aus und die Flugoperationen von Burlington, Massachusetts, aus.

Weitere Informationen über das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA

https://www.nasa.gov/mission/chandra-x-ray-observatory/
https://chandra.si.edu

Visuelle Beschreibung

Diese Veröffentlichung zeigt ein zusammengesetztes Bild eines Galaxienhaufens, der am Silvestertag 2020 entdeckt wurde.
Der Haufen erscheint hier als eine große Ansammlung strahlend weißer Lichter, von denen jedes eine einzelne Galaxie darstellt. Eine neonviolette Wolke erstreckt sich über den dicht besiedelten Kern des Haufens. Viele der über hundert Galaxien im Haufen befinden sich in zwei Galaxiengruppen oben und unten in der Mitte. Einige sind von einem schwachen, leuchtenden Schleier umgeben, während einige Vordergrundsterne mit Beugungsspitzen glänzen. Einige der kleineren Galaxien sind blau, orange oder rot gefärbt, andere erscheinen eher länglich als rund, was auf spiralförmige Strukturen hindeutet, die von der Seite betrachtet werden.

Die neonviolette Wolke befindet sich im Zentrum des Bildes und umgibt den am dichtesten gepackten Teil des Haufens. Diese Wolke, die sich vertikal über den Cluster erstreckt, besteht aus Gas mit einer Temperatur von mehreren Millionen Grad, das von Chandra beobachtet wurde. Die beiden Gruppen beobachtbarer Galaxien und die Ausbreitung des überhitzten Gases zeigen, dass es sich beim Champagner Cluster tatsächlich um zwei Cluster handelt, die gerade miteinander kollidieren.

Da die beiden Cluster aus funkelndem Licht miteinander klirren und das Datum der Entdeckung ein gutes Omen ist, haben Astronomen die verschmolzene kosmische Struktur „Champagner Cluster” getauft.

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• Röntgenteleskop Chandra

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Quelle: NASA, 6. Dezember 2024.

6. Dezember 2024 – Das stellare Schwarze Loch, Teil des Doppelsternsystems Swift J1727.8-1613, wurde im Sommer 2023 während eines ungewöhnlichen Aufhellungsereignisses entdeckt, bei dem es kurzzeitig fast alle anderen Röntgenquellen überstrahlte. Es ist das erste seiner Art, das von IXPE während des Beginns, des Höhepunkts und des Endes eines derartigen Röntgenausbruchs beobachtet wurde.

Swift J1727 ist Gegenstand einer Reihe neuer Studien, die in den Zeitschriften The Astrophysical Journal und Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden. Die Wissenschaftler sagen, dass die Ergebnisse neue Einblicke in das Verhalten und die Entwicklung von binären Röntgensystemen mit schwarzen Löchern liefern.

„Dieser Ausbruch hat sich unglaublich schnell entwickelt“, sagt die Astrophysikerin Alexandra Veledina, die an der Universität Turku in Finnland forscht. „Von unserer ersten Entdeckung des Ausbruchs an dauerte es nur wenige Tage, bis Swift J1727 seinen Höhepunkt erreichte. Zu diesem Zeitpunkt hatten IXPE und zahlreiche andere Teleskope und Instrumente bereits Daten gesammelt. Es war sehr aufregend, den Ausbruch bis zu seiner Rückkehr in die Inaktivität zu beobachten.“

Bis Ende 2023 blieb Swift J1727 kurzzeitig heller als der Krebsnebel, die Standard-Röntgenkerze“, die als Basis für Einheiten der Röntgenhelligkeit verwendet wird. Solche Ausbrüche sind bei Doppelsternsystemen nicht ungewöhnlich, aber selten treten sie so hell und so nah an der Erde auf – nur 8.800 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das Doppelsternsystem wurde zu Ehren der Swift Gamma-ray Burst Mission benannt, die den Ausbruch mit ihrem Burst Alert Telescope am 24. August 2023 entdeckte, was zur Entdeckung des Schwarzen Lochs führte.

Röntgendoppelsterne bestehen in der Regel aus zwei nahe beieinander liegenden Sternen, die sich in unterschiedlichen Stadien ihres Lebenszyklus befinden. Wenn dem älteren Stern der Brennstoff ausgeht, explodiert er in einer Supernova und hinterlässt einen Neutronenstern, einen Weißen Zwerg oder ein Schwarzes Loch. Im Fall von Swift J1727 riss die starke Schwerkraft des entstehenden Schwarzen Lochs Material von seinem Begleitstern ab, das auf über 1,8 Millionen Grad Celsius erhitzt wurde und einen gewaltigen Ausstoß von Röntgenstrahlung erzeugte. Diese Materie bildete eine Akkretionsscheibe und kann eine überhitzte Korona enthalten. An den Polen des Schwarzen Lochs kann die Materie auch in Form von relativistischen Strahlen aus dem Doppelsternsystem entweichen.

Das IXPE, das der NASA und anderen Forschern bei der Untersuchung all dieser Phänomene geholfen hat, ist auf die polarisierte Röntgenstrahlung spezialisiert, eine Eigenschaft des Lichts, die dazu beiträgt, die Form und Struktur solcher ultrastarken Energiequellen zu kartografieren und ihr Innenleben zu beleuchten, selbst wenn sie für uns zu weit entfernt sind, um sie direkt zu sehen.

„Da das Licht selbst ihrer Schwerkraft nicht entkommen kann, können wir Schwarze Löcher nicht sehen“, sagte Alexandra Veledina, Astrophysikerin bei der NASA. „Wir können nur beobachten, was um sie herum geschieht, und Rückschlüsse auf die Mechanismen und Prozesse ziehen, die dort ablaufen. IXPE ist entscheidend für diese Arbeit.“

Zwei der IXPE-basierten Untersuchungen von Swift J1727, die von Veledina und Adam Ingram, einem Forscher an der Newcastle University in Newcastle-upon-Tyne, England, geleitet wurden, konzentrierten sich auf die ersten Phasen des Ausbruchs. Während der kurzen Zeitspanne von einigen Monaten, in der die Quelle außergewöhnlich hell wurde, war die Korona die Hauptquelle der beobachteten Röntgenstrahlung.

„IXPE dokumentierte eine Polarisation der Röntgenstrahlung, die sich entlang der geschätzten Richtung des Jets des Schwarzen Lochs ausbreitet, so dass sich das heiße Plasma in der Ebene der Akkretionsscheibe ausbreitet“, sagte Veledina. „Ähnliche Befunde wurden bei dem persistenten Schwarzen Loch Cygnus X-1 gemeldet, so dass dieser Befund dazu beiträgt, zu bestätigen, dass die Geometrie bei kurzlebigen eruptiven Systemen die gleiche ist.“

Das Team beobachtete außerdem, wie sich die Polarisationswerte während des Spitzenausbruchs von Swift J1727 veränderten. Diese Schlussfolgerungen stimmten mit den Ergebnissen überein, die gleichzeitig bei Untersuchungen anderer Energiebänder elektromagnetischer Strahlung gewonnen wurden.

Eine dritte und eine vierte Studie unter der Leitung der Forscher Jiří Svoboda und Jakub Podgorný, beide von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag, konzentrierten sich auf die Röntgenpolarisation während des zweiten Teils des Ausbruchs von Swift J1727 und seiner Rückkehr zu einem hochenergetischen Zustand mehrere Monate später. Für seine früheren Arbeiten mit IXPE-Daten und Simulationen von Schwarzen Löchern wurde Podgorný kürzlich mit dem höchsten nationalen Preis der Tschechischen Republik für eine Doktorarbeit in den Naturwissenschaften ausgezeichnet.

Die Polarisationsdaten zeigten, dass sich die Geometrie der Korona zwischen dem Beginn und dem Ende des Ausbruchs nicht wesentlich verändert hat, obwohl sich das System in der Zwischenzeit weiterentwickelt hat und die Röntgenhelligkeit im späteren energetischen Zustand dramatisch abnahm.

Die Ergebnisse stellen einen bedeutenden Fortschritt in unserem Verständnis der sich verändernden Formen und Strukturen von Akkretionsscheiben, Korona und verwandten Strukturen bei Schwarzen Löchern im Allgemeinen dar. Die Studie zeigt auch den Wert von IXPE als Instrument, um zu bestimmen, wie all diese Elemente des Systems miteinander verbunden sind, sowie sein Potenzial, mit anderen Observatorien zusammenzuarbeiten, um plötzliche, dramatische Veränderungen im Kosmos zu beobachten.

„Weitere Beobachtungen von Materie in der Nähe von Schwarzen Löchern in Doppelsternsystemen sind notwendig, aber die erfolgreiche erste Beobachtungskampagne von Swift J1727.8-1613 in verschiedenen Zuständen ist der beste Anfang eines neuen Kapitels, das wir uns vorstellen können“, sagte Michal Dovčiak, Mitautor der Reihe von Veröffentlichungen und Leiter der IXPE-Arbeitsgruppe über Schwarze Löcher mit stellarer Masse, der auch an der Tschechischen Akademie der Wissenschaften forscht.

Mehr über IXPE

IXPE ist eine gemeinsame Mission der NASA und der italienischen Weltraumbehörde, die mit Partnern und wissenschaftlichen Mitarbeitern aus 12 Ländern bahnbrechende Entdeckungen über Himmelsobjekte im gesamten Universum ermöglicht. IXPE wird vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, geleitet. Ball Aerospace mit Hauptsitz in Broomfield, Colorado, leitet den Betrieb der Raumsonde zusammen mit dem Laboratory for Atmospheric and Space Physics der Universität Colorado in Boulder.

Weitere Informationen über die laufende Mission von IXPE finden Sie hier: https://www.nasa.gov/mission/imaging-x-ray-polarimetry-explorer-ixpe/

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• IXPE auf Falcon 9 (B1061.5)

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Quelle: MPE 29. April 2024.

29. April 2024 – Die ersten Bilder des Einstein-Probe-Satelliten, eines neuen, am 9. Januar 2024 gestarteten Röntgensatelliten, die vom Einstein-Probe-Wissenschaftsteam veröffentlicht wurden, zeigen eine hervorragende Leistung und übertreffen sogar teilweise die Erwartungen an die beiden wissenschaftlichen Instrumente. Das Wide-Field X-ray Telescope (WXT) ist in der Lage, innerhalb von 5 Stunden den halben Himmel zu durchmustern und systematisch nach neuen Röntgenquellen zu suchen, die auf hochenergetische transiente Phänomene in der Umgebung von Schwarzen Löchern und Neutronensternen hinweisen. Das Follow-up-Teleskop (FXT) führt Nachbeobachtungen der spannendsten Ereignisse mit tieferen Aufnahmen durch. Zu dem von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) geleiteten Satellitenprojekt steuerte das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) maßgeblich bei, insbesondere zum FXT-Instrument, das auf dem Design des eROSITA-Teleskops basiert und der am MPE entwickelten Röntgenbildgebungstechnologie ein weiteres Einsatzgebiet eröffnet.

Die ersten Bilder des Einstein-Probe-Satelliten wurden nach dem 7. gemeinsamen Workshop des Einstein-Probe-Konsortiums, der vom 24. bis 26. April 2024 in Peking stattfand, der Öffentlichkeit vorgestellt. Seit dem Start wurden der Satellit und seine Instrumente in Betrieb genommen, sowie Funktionalitäten und Charakteristiken gemessen und kalibriert.

„Das WXT verfügt über eine einzigartige Kombination aus Sichtfeld und hoher Empfindlichkeit, und ist darauf ausgelegt, neue Entdeckungen am veränderlichen Röntgenhimmel zu machen. Mit diesen ersten Daten wissen wir nun, dass dieses Versprechen eingelöst werden kann“, sagt Arne Rau, Astrophysiker am MPE und Mitglied des Einstein Probe Science Management Committee. Inzwischen wurde bei 10 der 12 Module des WXT die Kalibrierung abgeschlossen. Mit einer Positionsgenauigkeit von ~2 Bogenminuten, einer Winkelauflösung von 4-5 Bogenminuten und einer Lichtsammelfläche von ca. 3 cm² (bei einer Energie von 1 keV) erfüllt das Instrument nicht nur die wissenschaftlichen Anforderungen, sondern übertrifft sie in einigen Bereichen sogar. Die Leistung der WXT-Optik im Orbit wurde durch die vorherige Kalibrierung am Boden in der PANTER-Anlage des MPE gut vorhergesagt.

Tests des FXT in der Erdumlaufbahn haben die Leistung der beiden Einheiten, die dem Design des eROSITA-Röntgenteleskops des MPE nachempfunden wurden, in ähnlicher Weise bestätigt. Für das FXT der Einstein Probe lieferte MPE das Ersatzspiegelmodul von eROSITA und arbeitete mit der ESA und Industriepartnern zusammen, um das zweite Spiegelmodul bereitzustellen. „Es ist sehr erfreulich zu sehen, dass beide Spiegelmodule des FXT im Orbit hinsichtlich Auflösungsvermögen und Sammelfläche die Leistungsfähigkeit zeigen, die wir in den aufwändigen röntgenoptischen Tests am Boden gemessen haben“, sagt Peter Friedrich, der den Optikbeitrag des MPE zu Einstein Probe leitete. „Persönlich freut es mich auch, dass das eROSITA-Ersatz-Spiegelmodul nun auch eine angemessene wissenschaftliche Verwendung gefunden hat.

Das MPE steuerte auch die hochmodernen pnCCD-Detektormodule für beide FXT-Einheiten bei. Diese basieren, wie auch schon bei eROSITA, auf einer Sensor-Technologie entwickelt am Halbleiterlabor der Max-Planck-Gesellschaft. „Die am MPE entwickelten FXT-CCD-Detektormodule für die orts- und zeitaufgelöste Spektroskopie von Röntgenphotonen haben die hohen Erwartungen erfüllt, die wir vor dem Start des Satelliten in sie gesetzt haben. Wir freuen uns sehr, einen entscheidenden Beitrag zum Erfolg der Einstein-Probe-Mission geleistet zu haben“, ergänzt Norbert Meidinger, der am MPE für die Detektoren verantwortlich war. Die Spiegel-Detektor-Kombination bietet eine Positionierungsgenauigkeit der Quelle von <10 Bogensekunden und eine Lichtsammelfläche von ~300 cm² bei 1.25 keV, zusammen mit einer hervorragenden Leistung in Bezug auf Energie- und Zeitauflösung. Wie das WXT hat auch das FXT seine wissenschaftlichen Anforderungen erfüllt und in einigen Bereichen sogar übertroffen.

Selbst in dieser frühen Testphase hat der Einstein-Probe-Satellit bereits neue Entdeckungen gemacht. „WXT begann fast sofort nach dem Einschalten neue veränderliche Quellen zu finden. Inzwischen haben wir mehr als ein Dutzend neuer Röntgentransienten und über hundert Ausbrüche von Sternen in unserer Galaxie entdeckt“, fügt Rau hinzu. Diese Entdeckungen wurden schnell in mehr als 20 Telegrammen an die globale astronomische Gemeinschaft gemeldet, was zu weltweiten Nachbeobachtungen mit boden- und weltraumgestützten Teleskopen führte, einschließlich des MPE-eigenen GROND-Instruments am 2.2-Meter-MPG-Teleskop in La Silla. Diese ersten Ergebnisse bestätigen das Potenzial von Einstein Probe, neue Quellen und möglicherweise neue astrophysikalische Phänomene zu entdecken, insbesondere energiereiche Ereignisse im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern, Neutronensternen und deren Verschmelzungen.

Das Projekt ist die erste große Zusammenarbeit zwischen dem MPE und CAS im Weltraum, bei der einzigartige Technologien aus China und Europa für ein gemeinsames wissenschaftliches Ziel kombiniert werden. „Einstein Probe nutzt die Instrumentenentwicklungen, die wir für eROSITA gemacht haben, um neue wissenschaftliche Möglichkeiten zu eröffnen“, sagt Paul Nandra, Direktor der MPE-Hochenergiegruppe, und fügt hinzu: „Die Zusammenarbeit hat perfekt funktioniert – wir freuen uns schon auf die nächste!“

In den kommenden Monaten wird der Satellit seine Kalibrierungsaktivitäten in der Umlaufbahn fortsetzen, bevor er etwa Mitte Juni 2024 den regulären Betrieb aufnimmt.

Einstein Probe ist eine wissenschaftliche Mission im All unter der Leitung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) in Zusammenarbeit mit dem MPE, der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der französischen Raumfahrtbehörde Centre National D’Etudes Spatiales (CNES).

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• Aiyinsitan Tanzhen (Einstein Probe) auf CZ-2C

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Quelle: Universität Wien 12. April 2024.

12. April 2024 – Ein internationales Forscher*innenteam unter der Leitung der Astrophysikerin Kristina Kislyakova von der Universität Wien war erstmals in der Lage, die stellaren Winde dreier sonnenähnlicher Sterne direkt nachzuweisen: Indem die Röntgen-Emission der Astrosphären dieser Sterne aufgezeichnet wurde, konnte ihr Masseverlust über die Sternwinde bestimmt werden. Auf den untersuchten Sternen weht demnach ein 10- bis 66-fach stärkerer Sternenwind als in unserem Sonnensystem. Die Studie wurde aktuell in Nature Astronomy veröffentlicht.

So wie die Heliosphäre unser Sonnensystem umgibt, werden andere Sterne durch eine Astrosphäre umgeben – vorstellbar als eine Art sehr heiße Plasmablase, die von stellaren Winden in das interstellare Medium, einen Raum voll Gas und Staub, geblasen wird. Diese Sternenwinde treiben viele Prozesse an, die zentral für das Verständnis der stellaren und planetaren Entwicklung in diesen Sternensystemen sind, beispielsweise die Verdampfung der Atmosphären von Planeten und den damit verbundenen Masseverlust. Pro Jahr gesehen ist dieser Masseverlust von Planetenatmosphären zwar winzig, über lange geologische Zeiträume sind diese Verluste jedoch mitentscheidend dafür, ob sich ein Planet zu einer bewohnbaren Welt oder zu einem luftleeren Felsen entwickelt.

Bisher gab es jedoch für die Existenz dieser Sternenwinde bei sonnenähnlichen Sternen (so genannten Hauptreihensternen, also quasi Sternen in der Blüte ihres Lebens) nur indirekte Hinweise. Einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung von Kristina Kislyakova, Senior Scientist am Institut für Astrophysik der Universität Wien, gelang es nun erstmals, die stellaren Winde dreier sonnenähnlicher Sterne direkt nachzuweisen und den von ihnen verursachen Masseverlust des Sterns zu messen.

Dafür nutzte das Team die Röntgen-Emission: Stellare Winde bestehen hauptsächlich aus Protonen und Elektronen, enthalten aber auch eine kleine Menge schwererer, hochgeladener Ionen (z. B. Sauerstoff, Kohlenstoff). Diese Ionen senden Röntgenstrahlen aus, indem sie Elektronen aus dem neutralen interstellaren Medium um den Stern herum fangen.

Den Durchbruch der Gruppe streicht auch Koautor Manuel Güdel, Leiter der Forschungsgruppe „Stern- und Planetenentstehung“ am Institut für Astrophysik der Universität Wien hervor: „Seit drei Jahrzehnten bemühten sich weltweit viele Gruppen, Winde um sonnenähnliche Sterne nachzuweisen und ihre Stärke zu messen, doch bisher gab es nur indirekte Hinweise auf die Existenz solcher Winde, die auf ihren sekundären Effekten auf den Stern oder seine Umgebung beruhten.“ Seine Forschungsgruppe habe zuvor versucht, die Radio-Emission der Winde zu erfassen, konnte aber nur obere Grenzwerte für die Windstärke angeben, nicht jedoch die Winde selbst nachweisen. „Unsere neuen röntgenbasierten Ergebnisse ebnen nun den Weg, diese Winde direkt zu finden und sogar abzubilden und ihre Wechselwirkungen mit den umliegenden Planeten zu untersuchen“, so Güdel.

Röntgenemission von Astrosphären entdeckt
Dem Team gelang es mithilfe von Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop XMM-Newton, diese Röntgenemission der Astrosphären sonnenähnlicher Sterne erstmals direkt nachzuweisen und von den Röntgenemissionen der Sterne selbst zu trennen. Dadurch konnten zum ersten Mal stellare Winde direkt aufgezeichnet werden und die Massenverlustrate der Sterne über ihre Sternwinde berechnet werden.

Über die Analyse der spektralen Fingerabdrücke (so genannter Spektrallinien) der Sauerstoff-Ionen bestimmten die Forscher*innen die Sauerstoffmenge und letztlich die Gesamtmasse des von den Sternen ausgestoßenen Sternwindes. Dabei zeigte sich, dass die stellaren Winde bei den untersuchten Sternen (70 Ophiuchi, epsilon Eridani und 61 Cygni) deutlich stärker wehen: Die Massenverlustrate wird im Fall des Sterns 70 Ophiuchi auf das 66,5±11,1-fache, im Fall der Sterne epsilon Eridani und 61 Cygni auf das 15,6±4,4 bzw. 9,6±4,1-fache der Massenverlustrate unserer Sonne geschätzt. Ursache für die stärkeren Winde könnte die stärkere magnetische Aktivität dieser Sterne erklärt sein.

Sonnensystem als natürliches Labor
„Innerhalb unseres Sonnensystems wurde die Emission des Ladungsaustausch bereits bei Planeten, Kometen und in der Heliosphäre beobachtet – hier haben wir also quasi ein natürliches Labor, um die Zusammensetzung des Sonnenwinds zu untersuchen“, erklärt die Hauptautorin der aktuell im Journal Nature Astronomy publizierten Studie, Kristina Kislyakova. Die Beobachtung dieser Emission von weit entfernten Sternen sei aber natürlich aufgrund der Schwäche des Signals ungleich schwieriger: „Außerdem ist es aufgrund der Entfernung zu den Sternen sehr kompliziert, das von der Astrosphäre ausgesendete Signal von der tatsächlichen Röntgenemission des Sterns selbst zu trennen, auch weil ein Teil dieser Emissionen aufgrund instrumenteller Effekte über das Sichtfeld des Teleskops ,gestreut‘ wird. Wir haben einen neuen Algorithmus entwickelt, der die Röntgen-Emissionen des Sterns von denen der Astrosphäre trennt. Zudem konnten wir Signale für den Ladungsaustausch identifizieren, die von Sauerstoff-Ionen aus dem Sternwind und dem umgebenden neutralen interstellaren Medium von drei Hauptreihensternen stammen.“ Die geschätzten Massenverlustraten können künftig als Maßstab für Sternwindmodelle dienen und erweitern die bisherigen begrenzten Beobachtungsdaten für die Winde von sonnenähnlichen Sternen.

Originalpublikation in Nature Astronomy:
K.G. Kislyakova, M. Güdel, D. Koutroumpa, J.A. Carter, C.M. Lisse, S. Boro Saikia: X-ray detection of astrospheres around three main-sequence stars and their mass-loss rates. 2024.
DOI : 10.1038/s41550-024-02222-x
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02227-6

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• Sternentwicklung

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Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) 25. März 2024.

25. März 2024 – Neutronensterne, Supernovaüberreste und schwarze Löcher: Sie alle senden Röntgenstrahlen aus, die Physikerinnen und Physikern dabei helfen, Rückschlüsse auf die Entwicklung des Universums zu ziehen. Bisher haben sie sich dafür auf Objekte in der Milchstraße und ihren nächsten Satellitengalaxien fokussiert, die näher und damit heller sind als andere. Nun haben Forschende des Astronomischen Instituts des Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ein neues Ziel: Sie werden weiter entfernte und damit auch leuchtschwächere Quellen in ihre Analysen miteinbeziehen. So möchten sie herausfinden, wie einzelne Galaxien entstanden sind und wie sie sich weiterentwickeln werden. In dieser zweiten Förderperiode wird die Forschungsgruppe nun von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über drei Jahre erneut gefördert.

Schon seit 2021 untersucht die Forschungsgruppe „eROSITA-Studien zu Endstadien der Sterne“ (eRO-STEP) astrophysikalische Quellen im All, die Röntgenstrahlung aussenden. Dazu gehören beispielsweise kompakte Objekte, das heißt weiße Zwerge, Neutronensterne und schwarze Löcher, oder Gas zwischen den Sternen, das entsteht, wenn Sterne sterben. „Dieses Gas kann unterschiedliche Phasen haben, zum Beispiel kalte und heiße Phasen. Die heißen Phasen sind dabei so heiß, dass sie nicht optisch strahlen, sondern Röntgenstrahlung aussenden“, erklärt Prof. Dr. Manami Sasaki, Sprecherin der Forschungsgruppe an der FAU. Mithilfe des Röntgenteleskops „eROSITA“ hat die FAU als eines der Kerninstitute des deutschen eROSITA-Konsortiums von 2019 bis 2022 den gesamten Himmel nach solchen Quellen durchforstet und festgehalten, an welchen Stellen Röntgenstrahlung auftritt. „Wenn wir Röntgenstrahlung im All durch das Teleskop beobachten, können wir die Strahlung bei höheren Energien untersuchen“, sagt Prof. Sasaki. „Daraus können wir Rückschlüsse ziehen, wie sich einzelne Objekte verhalten haben und es in Zukunft werden.“

In den vergangenen Jahren haben sich Prof. Sasaki und ihr Team auf nähere und damit hellere Quellen und Quellpopulationen in der Milchstraße und den Magellanschen Wolken fokussiert, das sind die größten Satellitengalaxien der Milchstraße. Dabei haben sie beispielsweise bis dahin unbekannte Supernovaüberreste entdeckt – ein Hinweis dafür, dass Sterne aus den Magellanschen Wolken herausgeschleudert oder zwischen ihr und der Milchstraße herausgerissen wurden. Neben neuen Daten haben die Forschenden eROSITA auf technische Unsicherheiten untersucht und neue Analyseroutinen entwickelt. In der neuen Förderperiode werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weiter entfernte und damit leuchtschwächere Quellen untersuchen und eine Studie der gesamten Milchstraße anfertigen. Das Ziel: Herausfinden, wie einzelne Galaxien wie die Milchstraße und die Magellanschen Wolken entstanden sind und wie sie sich in Zukunft entwickeln könnten. Langfristig will die Forschungsgruppe ein tieferes Verständnis der kompakten Objekte, den großen interstellaren Strukturen, der interstellaren Stoßwellen und der Teilchenbeschleunigung gewinnen.

An der Forschungsgruppe 2990 eRO-STEP sind neben der FAU die Eberhard-Karls-Universität Tübingen, die Universität Hamburg, das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam und das Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik beteiligt.

Zur Forschungsgruppe:
https://www.ero-step.de/

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• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

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Quelle: MPE 14. Februar 2024.

14. Februar 2024 – Eine neue Analyse davon, wie sich Galaxienhaufen im Laufe der Zeit entwickelt haben, hat präzise Messungen des gesamten Materiegehalts im Universums und seiner Verklumpung ergeben. Diese und andere Ergebnisse stellt das deutsche eROSITA-Konsortium unter Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik heute in einer Reihe von Veröffentlichungen vor. Sie entschärfen unter anderem eine Diskrepanz zwischen vorherigen Messungen der Verklumpung und geben gleichzeitig Aufschluss über die schwer fassbare Masse der Neutrinos und die Zustandsgleichung der dunklen Energie. Einer der größten Röntgenkataloge von Galaxienhaufen wurde ebenfalls heute veröffentlicht. Viele der Quellen waren bisher nicht bekannt, was das immense Entdeckungspotenzial von eROSITA verdeutlicht.

Vor zwei Wochen veröffentlichte das deutsche eROSITA-Konsortium seine Daten der ersten vollständigen Himmelsdurchmusterung. Das Hauptziel der Mission ist ein besseres Verständnis der Kosmologie mittels der Messung, wie sich Galaxienhaufen – einige der größten Strukturen in unserem Universum – im Laufe der kosmischen Zeit zusammenballen. eROSITA beobachtet die Röntgenstrahlung, die von heißem Gas in Galaxienhaufen emittiert wird, und kann damit sowohl die Gesamtmenge der Materie im Universum als auch deren Verklumpung präzise messen. Die eROSITA-Messungen beseitigen frühere Unstimmigkeiten zwischen bisherigen Messungen der Verklumpung mit verschiedenen Techniken, insbesondere dem kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB) und dem schwachen Gravitationslinseneffekt.

„eROSITA hebt damit die Messung der Entwicklung von Galaxienhaufen als Instrument für die Präzisionskosmologie auf eine neue Stufe“, sagt Dr. Esra Bulbul (MPE), die das eROSITA-Team für Galaxienhaufen und Kosmologie leitet und die bahnbrechenden Ergebnisse heute vorstellt. „Die kosmischen Parameter, die wir aus Galaxienhaufen messen, stimmen mit den modernsten CMB-Daten überein und zeigen, dass das gleiche kosmologische Modell von kurz nach dem Urknall bis heute gilt.“

Nach dem kosmischen Standardmodell, dem sogenannten Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM)-Modell, war das junge Universum ein extrem heißes, dichtes Meer aus Photonen und Teilchen. Im Laufe der kosmischen Zeit wuchsen winzige Dichteunterschiede zu den großen Galaxien und Galaxienhaufen, die wir heute sehen. Die Beobachtungen der eROSITA-Galaxienhaufen zeigen, dass alle Arten von Materie (sichtbare und dunkle) 29 % der derzeitigen Gesamtenergiedichte des Universums ausmachen – in hervorragender Übereinstimmung mit Werten aus Messungen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung aus der Frühzeit des Universums.

Neben der Messung der Gesamtmateriedichte hat eROSITA auch die Verklumpung der Materieverteilung mit Hilfe eines Parameters namens S8 gemessen. In den letzten Jahren hat sich in der Kosmologie die so genannte „S8-Spannung“ herausgebildet. Diese besteht darin, dass bei Studien basierend auf dem kosmischen Mikrowellenhintergrund ein höherer S8-Wert gemessen wird als z. B. bei kosmologischen Durchmusterungen aufgrund des schwachen Gravitationslinseneffekts. Es könnte auf eine neue Physik hindeuten, wenn diese Spannung nicht aufgelöst werden kann – und genau das hat eROSITA getan. „eROSITA sagt uns, dass sich das Universum während der gesamten kosmischen Geschichte verhalten hat wie erwartet“, sagt Dr. Vittorio Ghirardini, Postdoktorand am MPE und verantwortlich für die kosmologische Studie. „Es gibt keine Spannungen mit dem CMB – vielleicht können sich die Kosmologen jetzt ein wenig entspannen.“

Die größten Strukturen im Universum enthalten zudem Informationen über die kleinsten Teilchen: Neutrinos. Diese Leichtgewichte sind fast unmöglich zu entdecken. „Es mag paradox klingen, aber wir haben durch die Häufigkeit der größten Objekte im Universum enge Grenzen für die Masse der leichtesten bekannten Teilchen gefunden“, sagt Ghirardini. Obwohl Neutrinos klein sind, sind sie „heiß“, d. h. sie bewegen sich fast mit Lichtgeschwindigkeit. Daher neigen sie dazu, die Verteilung der Materie zu glätten – was durch die Analyse der Entwicklung der größten kosmischen Strukturen untersucht werden kann. „Wir stehen sogar kurz vor einem Durchbruch bei der Messung der Gesamtmasse der Neutrinos, wenn wir sie mit Neutrinoexperimenten auf der Erde zusammenbringen“, fügt Ghirardini hinzu. Die Häufigkeit der Haufen in den eROSITA-Daten allein ergibt eine Obergrenze für die Gesamtmasse von 0,22 eV; in Kombination mit den CMB-Daten verringert sich diese sogar auf 0,11 eV (bei einem Vertrauensniveau von 95 %). Dies ist die bisher genaueste kombinierte Messung aus allen kosmologischen Beobachtungen.

eROSITA kann uns aber noch mehr über die Beschaffenheit des Universums verraten. Die Gravitationstheorien sagen voraus, dass große kosmische Strukturen im Laufe der Entwicklung des Universums mit einer bestimmten Geschwindigkeit wachsen sollten. Mit den eROSITA-Daten kann diese Wachstumsrate gemessen werden. Die derzeitige Analyse hat bereits eine Reihe von Erweiterungen der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins ausgeschlossen. „Aber es gibt noch mehr,“ sagt Dr. Emmanuel Artis, ein Postdoktorand am MPE. „Wenn wir irgendwelche Hinweise finden, wird eROSITA den Weg für neue spannende Theorien jenseits der Allgemeinen Relativitätstheorie weisen.“

All diese Ergebnisse basieren auf einem der bisher größten reinen Kataloge von Galaxienhaufen, der ebenfalls heute der Öffentlichkeit vorgestellt wird. In der Hälfte der ersten eROSITA-Himmelsdurchmusterung entdeckten die Wissenschaftler 12.247 optisch identifizierte Galaxienhaufen. „8.361 davon sind Neuentdeckungen – mehr als 80 %“, staunt Dr. Matthias Kluge, Postdoktorand am MPE und verantwortlich für die optische Identifikation der entdeckten Haufen. „Das zeigt das enorme Entdeckungspotenzial von eROSITA.“

Bezieht man die Entfernung der Galaxienhaufen mit ein, so befinden sich diese an den Schnittpunkten des sogenannten kosmischen Netzes. Der ebenfalls heute veröffentlichte Superhaufen-Katalog kartiert die Galaxienhaufen und wie sie mit großräumigen Filamenten miteinander verbunden sind. „Wir haben mehr als 1300 Superhaufensysteme gefunden, was dies zur bisher größten Sammlung von Röntgen-Superhaufen macht“, sagt Dr. Ang Liu, Postdoktorand am MPE.

Ein weiteres Erfolgsgeheimnis dieser Studie war die korrekte Reproduktion der eROSITA-Beobachtungen durch umfangreiche Computersimulationen. „Auf diese Weise konnten wir die Haufen in den eROSITA-Daten vollständig erfassen, indem wir verstanden, welche wir übersehen haben“, sagt Dr. Nicolas Clerc, Forscher am IRAP in Toulouse. „Der Umgang mit diesen so genannten ‚Selektionsfehlern‘ war eine zusätzliche Schwierigkeit bei unserer Arbeit“.

Um die Masse der einzelnen Sternhaufen zu messen, nutzten die Wissenschaftler des eROSITA-Teams ein schwaches Gravitationssignal, das aus drei optischen Durchmusterungen stammt: der von Europa geleiteten KiloDegree-Survey, der von den USA geleiteten Dark Energy Survey und das von Japan geleitete Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program, ein wahrhaft globales Unterfangen. Der so genannte schwache Gravitationslinseneffekt tritt auf, wenn das Licht von Hintergrundgalaxien durch gravitative Wechselwirkungen mit dem Haufen im Vordergrund verzerrt wird. „Wir entschlüsseln dann diese Verzerrungen, um die Masse der Galaxienhaufen zu bestimmen“, sagt Sebastian Grandis, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Innsbruck.

„Während wir die monumentale Leistung des eROSITA-Teams würdigen, sind wir gespannt auf die aufregenden weiteren Entdeckungen, die unser Verständnis der Ursprünge und der Entwicklung unseres Universums vertiefen werden“, betont Dr. Esra Bulbul. Das eROSITA-Team ist gespannt darauf, die im Februar 2022 abgeschlossenen 4,5 vollständigen Himmelsdurchmusterungen weiter zu analysieren. „Wenn die vollständigen Daten ausgewertet sind, wird eROSITA erneut unsere kosmologischen Modelle dem strengsten Test unterziehen, der jemals mit einer Durchmusterung von Galaxienhaufen durchgeführt wurde.“

Hinweis
Dieses Projekt wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union gefördert („Grant Agreement No 101002585“).

Originalveröffentlichung
The SRG/eROSITA All-Sky Survey – Cosmology Constraints from Cluster Abundances in the Western Galactic Hemisphere
V. Ghirardini, E. Bulbul, E. Artis et al.
Submitted to A&A
https://arxiv.org/abs/2402.08458
pdf: https://arxiv.org/abs/2402.08458

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• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

Der Beitrag MPE: eROSITA lockert kosmische Spannungen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPE 31. Januar 2024.

31. Januar 2024 – Das deutsche eROSITA-Konsortium hat heute die Daten seines Anteils an der ersten Himmelsdurchmusterung durch das abbildende Röntgenteleskop an Bord des Spektrum-RG (SRG) Satelliten veröffentlicht. Der erste eROSITA-All-Sky-Survey (eRASS1) ist mit rund 900.000 einzelnen Quellen die größte jemals veröffentlichte Sammlung an Röntgenquellen. Zusammen mit den Daten veröffentlichte das Konsortium heute eine Reihe wissenschaftlicher Publikationen zu neuen Ergebnissen, die von Studien zur Bewohnbarkeit von Planeten bis zur Entdeckung der größten kosmischen Strukturen reichen. In den ersten sechs Monaten Beobachtung hat eROSITA bereits mehr Quellen entdeckt, als in der 60-jährigen Geschichte der Röntgenastronomie bisher bekannt waren. Die Daten, die nun der weltweiten Wissenschaftsgemeinschaft zur Verfügung stehen, werden unser Wissen über das Universum bei hohen Energien revolutionieren.

Die eRASS1-Beobachtungen mit dem eROSITA-Teleskop wurden vom 12. Dezember 2019 bis zum 11. Juni 2020 durchgeführt. Im empfindlichsten Energiebereich der eROSITA-Detektoren (0,2-2 keV) entdeckte das Teleskop 170 Millionen Röntgenphotonen, für die die Kameras die ankommende Energie und Ankunftszeit genau messen können. Der Katalog wurde dann erstellt – nach sorgfältiger Verarbeitung und Kalibrierung – indem Konzentrationen von Photonen am Himmel vor einem großflächigen, hellen und diffusen Hintergrund nachgewiesen wurden. Nach eRASS1 führte eROSITA die Durchmusterung des Himmels fort und erstellte etliche weitere vollständige Himmelsdurchmusterungen. Auch diese Daten werden in den kommenden Jahren der Weltöffentlichkeit zugänglich gemacht.

Der eRASS1-Katalog deckt die Hälfte des Röntgenhimmels ab und ist der Datenanteil des deutschen eROSITA-Konsortiums. Er umfasst mehr als 900.000 Quellen, von etwa 710.000 supermassereichen schwarzen Löchern in fernen Galaxien (aktive galaktische Kerne) über 180.000 aktive Sterne in unserer eigenen Milchstraße bis hin zu 12.000 Galaxienhaufen und einer kleinen Anzahl anderer exotischer Quellen wie röntgenstrahlende Doppelsterne, Supernovaüberreste, Pulsare und andere Objekte.

„Das sind überwältigende Zahlen für die Röntgenastronomie“, sagt Andrea Merloni, der leitende Wissenschaftler von eROSITA und Erstautor des eROSITA-Katalogs. „Wir haben in sechs Monaten mehr Quellen entdeckt als die großen Flaggschiff-Missionen XMM-Newton und Chandra in fast 25 Jahren.“

Zeitgleich mit der Datenfreigabe reichte das deutsche eROSITA-Konsortium fast 50 neue wissenschaftliche Publikationen bei referierten Fachzeitschriften ein, zusätzlich zu den mehr als 200, die das Team bereits vor der Veröffentlichung des Katalogs veröffentlichte. Die meisten der neuen Veröffentlichungen erscheinen heute (siehe Link unten), zu den darin beschriebenen Entdeckungen zählen unter anderem ein riesiges Filament von warm-heißem, reinem Gas zwischen zwei Galaxienhaufen und zwei neue „quasi-periodisch ausbrechende“ Schwarze Löcher. Zudem auch Studien darüber, wie sich die Röntgenstrahlung eines Sterns auf die Atmosphäre und den Rückhalt von Wasser bei Planeten in der Umlaufbahn auswirken kann, sowie eine statistische Analyse von flackernden Schwarzen Löchern.

„Der Umfang der wissenschaftlichen Ergebnisse und die Bedeutung der Durchmusterung sind ziemlich überwältigend und lassen sich nur schwer in Worte fassen“, sagt Mara Salvato, die als Sprecherin des deutschen eROSITA-Konsortiums die Arbeit von rund 250 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in 12 Arbeitsgruppen koordiniert. „Aber die von unserem Team veröffentlichten Arbeiten werden für sich selbst sprechen.“

Die erste eRASS-Datenveröffentlichung (DR1) macht nicht nur den Katalog der Quellen öffentlich, sondern auch Bilder des Röntgenhimmels bei verschiedenen Energien und sogar Listen der einzelnen Photonen mit ihren Himmelspositionen, Energien und genauen Ankunftszeiten. Die für die Analyse der eROSITA-Daten nötige Software ist ebenfalls in der Veröffentlichung enthalten. Für viele Arten von Quellen wurden auch zusätzliche Daten aus anderen Wellenbereichen in so genannte „Mehrwert“-Kataloge aufgenommen, die über die reine Röntgeninformation hinausgehen. „Wir haben enorme Anstrengungen unternommen, um qualitativ hochwertige Daten und Software zu veröffentlichen“, fügt Miriam Ramos-Ceja hinzu, die das eROSITA-Operations-Team leitet. „Wir hoffen, dass dies die Zahl der Wissenschaftler weltweit, die mit Hochenergie-Daten arbeiten, deutlich erhöhen wird, und so die Grenzen der Röntgenastronomie weiter vorangetrieben werden.“

„Die eROSITA-Collaboration hat bei dieser Datenveröffentlichung hervorragende Arbeit geleistet; und das gleichzeitig mit der Veröffentlichung all dieser erstaunlichen neuen Ergebnisse“, sagt Kirpal Nandra, Direktor am MPE. „Es wird noch viel mehr von uns geben und wir sind gespannt darauf, was der Rest der Welt mit den nun veröffentlichten Daten tun wird.“

Aufmerksame eROSITA-Beobachter wissen vielleicht, dass das wissenschaftliche Ziel des Teleskops darin besteht, die kosmologischen Modelle anhand von Galaxienhaufen zu überprüfen. Die kosmologischen Ergebnisse, die auf einer eingehenden Analyse der eRASS1-Galaxienhaufen basieren, werden in etwa zwei Wochen veröffentlicht.

Über eROSITA
eROSITA ist das Instrument für die weiche Röntgenstrahlung an Bord von Spektrum-RG (SRG), einer gemeinsamen russisch-deutschen Wissenschaftsmission, die von der Russischen Raumfahrtagentur Roskosmos im Interesse der Russischen Akademie der Wissenschaften, vertreten durch ihr Institut für Weltraumforschung (IKI), und der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unterstützt wird. Die SRG-Raumsonde wurde von der Lavochkin Association (NPOL) und ihren Auftragnehmern gebaut und wird von NPOL mit Unterstützung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) betrieben.

Das Teleskop wurde am 13. Juli 2019 an Bord der SRG-Mission ins All gebracht. Seine große Sammelfläche und sein weites Sichtfeld sind für eine tiefe Durchmusterung des gesamten Himmels im Röntgenbereich ausgelegt. Über sechs Monate hinweg (Dezember 2019 – Juni 2020) hat SRG/eROSITA die erste Durchmusterung des gesamten Himmels bei Energien von 0,2-8 keV abgeschlossen. Dies ist deutlich tiefer als die einzige bisher existierende Durchmusterung des gesamten Himmels mit einem Röntgenteleskop, die 1990 von ROSAT bei Energien von 0,1-2,4 keV durchgeführt wurde. Drei weitere vollständige Durchmusterungen des gesamten Himmels wurden zwischen Juni 2020 und Februar 2022 abgeschlossen.

Das deutsche eROSITA-Konsortium wird vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) geleitet und umfasst die Dr. Karl Remeis-Sternwarte Bamberg, die Sternwarte der Universität Hamburg, das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und das Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen, mit Unterstützung des DLR und der Max-Planck-Gesellschaft. Das Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn und die Ludwig-Maximilians-Universität München sind als assoziierte Institute ebenfalls an der wissenschaftlichen Nutzung von eROSITA beteiligt. eROSITA-Daten werden mit dem vom deutschen eROSITA-Konsortium entwickelten Softwaresystem eSASS verarbeitet.

eROSITA wurde im Februar 2022 in den Safe Mode versetzt und hat den wissenschaftlichen Betrieb seither nicht wieder aufgenommen.

eRASS1 Fakten und Zahlen:

• Beobachtungszeitraum: 12. Dezember 2019 – 11. Juni 2020
• Beobachtungstage: 184
• Beobachtungseffizienz (durchschnittlicher Anteil der Zeit, die das Teleskop mit der Datenerfassung verbracht hat): 96.5%
• Gesamtzahl der nachgewiesenen Einzelphotonen im Energiebereich von 0,2-2 keV: 170 Millionen [halber Himmel]
• Gesamtzahl der entdeckten Röntgenquellen: ~900k [halber Himmel]
• Gesamtzahl der entdeckten AGN (akkretierende supermassereiche schwarze Löcher): ~710k [halber Himmel]
• Gesamtzahl der entdeckten Sterne in der Milchstraße: ~180k [halber Himmel]
• Gesamtzahl der entdeckten Galaxienhaufen: ~12k [halber Himmel]
• Gesamtvolumen der wissenschaftlichen Daten, die vom Instrument zur Erde übertragen werden: 75 GB [ganzer Himmel]
• Deutsches eROSITA-Konsortium: ~250 Mitglieder (inkl. 80 Nachwuchswissenschaftler)

eRASS1 Katalog-Paper
Merloni et al.: The SRG/eROSITA all-sky survey, First X-ray catalogues and data release of the Western Galactic hemisphere
A&A volume 682, A34.
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/02/aa47165-23/aa47165-23.html

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• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

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Quelle: MPE 9. Januar 2024.

9. Januar 2024 – Der Röntgensatellit „Einstein Probe“ der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) wurde am 9. Januar 2024 erfolgreich vom Xichang Satellite Launch Center in China mit einer „Long March-2C“-Rakete gestartet. Unter maßgeblicher Beteiligung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) ist das Teleskop mit hochmodernen Röntgenspiegeln und -detektoren ausgestattet und wird eine neue Ära in der zeitaufgelösten Astrophysik bei hohen Energien einläuten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf sehr variablen und kurzlebigen Phänomenen im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern und Neutronensternen in unserer Milchstraße und in fernen Galaxien.

Das wissenschaftliche Hauptziel der Einstein Probe ist die Erforschung des vergänglichen und veränderlichen Röntgenhimmels, indem starke Ausbrüche von hochenergetischem Licht aufgefangen werden, die von Objekten wie verschmelzenden Neutronensternen und Schwarzen Löchern ausgehen. Im Gegensatz zu konventionellen Röntgenteleskopen kann die Einstein-Probe dank ihres einzigartigen Designs fast ein Zehntel des Himmels gleichzeitig überwachen. Sie wird damit viele Quellen entdecken, wenn sie im Röntgenbereich aufleuchten, und detaillierte Studien bekannter und neuer Himmelsphänomene über längere Zeiträume hinweg ermöglichen.

„Bislang war die Erforschung des veränderlichen Himmels im Röntgenbereich auf die wenigen hellsten Objekte beschränkt“, sagt Arne Rau, Astrophysiker am MPE und Mitglied des Einstein Probe Science Management Committee. „Mit dem Design und der Empfindlichkeit der Einstein Probe freue ich mich darauf, eine viel größere Anzahl von Ereignissen zu untersuchen, darunter auch die Signaturen von Sternen, die das Pech haben, von den supermassereichen schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien zerstört zu werden.“

Im Gegensatz zu den Sternen, die wir mit bloßem Auge sehen können, sind die meisten kosmischen Objekte, die im Röntgenlicht leuchten, sehr variabel. Sie werden ständig heller und dunkler, manchmal leuchten sie nur für kurze Zeit hell auf, bevor sie ganz verschwinden.

„Da die Einstein Probe den gesamten Himmel mit hoher Kadenz überwachen kann, ist sie eine Ergänzung zu anderen Röntgenmissionen wie eROSITA“, sagt Peter Friedrich, der den optischen Beitrag des MPE leitete. „Das Teleskop spielt eine entscheidende Rolle, eine Lücke der zeitaufgelösten Beobachtung in diesem Wellenlängenbereich zu schließen.“

Röntgenstrahlen werden insbesondere bei hochenergetischen Ereignissen ausgesandt, etwa bei Kollisionen zwischen Neutronensternen, bei Supernova-Explosionen, bei Sternen, die von massereichen Schwarzen Löchern zerrissen und verschlungen werden, oder von energiereichen Teilchen aus dem heißem Gas , das diese exotischen und geheimnisvollen Objekte umkreist. Die Einstein Probe wird unser Verständnis dieser kosmischen Ereignisse verbessern, indem sie neue Quellen entdeckt und die Variabilität von Objekten überwacht, die überall am Himmel im Röntgenlicht leuchten.

Darüber hinaus wird die Sonde dazu beitragen, unser Verständnis der Quellen zu verbessern, die Gravitationswellen aussenden. Wenn zwei sehr dichte, massereiche Objekte wie zwei Neutronensterne oder schwarze Löcher miteinander verschmelzen, erzeugen sie ein Gravitationswellensignal, das auf der Erde bereits mehrfach nachgewiesen wurde. Allerdings ist es oft schwierig, den Ort der Quelle zu bestimmen – am ehesten ist diese im Röntgenlicht zu erkennen, wenn dieser kosmische Crash von einem Lichtblitz begleitet wird. Die Einstein Probe kann routinemäßig neue Röntgenquellen aufspüren, schnell reagieren und in die Richtung zeigen, die bodengestützte Gravitationswellenexperimente vorgeben. Dies wird es den Wissenschaftlern ermöglichen, diese kurzlebigen Ereignisse zu untersuchen und ihren Ursprung zeitnah zu identifizieren.

Entscheidend für den Erfolg der Einstein Probe sind ihre hochmodernen Instrumente – das Wide-Field X-ray Telescope (WXT) und das Follow-up X-ray Telescope (FXT), wobei letzteres eng dem Design des eROSITA-Röntgenteleskops folgt. Das MPE lieferte das „flight spare“ Spiegelmodul für das FXT und arbeitete mit ESA und Partnern aus der Industrie zusammen, um auch das zweite Spiegelmodul herzustellen.

Das WXT-Teleskop nutzt eine innovative „Hummeraugen-Optik“, mit der die Einstein Probe 3600 Quadratgrad des Himmels gleichzeitig erfassen kann – fast ein Zehntel der Himmelskugel in einer einzigen Einstellung. Diese Leistung ist entscheidend für die Überwachung des gesamten Nachthimmels alle 4,5 Stunden und bietet einen umfassenden Blick auf das Röntgenuniversum. Wenn WXT eine neue Röntgenquelle entdeckt, kann der Satellit innerhalb von Sekunden rotieren und das viel empfindlichere FXT für eine detailliertere Untersuchung darauf ausrichten. Die Kalibierung der beiden Teleskope für WXT und FXT fand in der PANTER-Testeinrichtung des MPE statt.

Das MPE steuerte auch die hochmodernen Detektoren von FXT bei. „Wir haben die CCD-Detektormodule auf der Grundlage unserer Erfahrungen mit der erfolgreichen eROSITA-Mission entwickelt“, sagt Norbert Meidinger, der am MPE für die Detektoren verantwortlich war. „Ihre hervorragende Zeitauflösung von 50ms im Standard-Beobachtungsmodus und sogar 2ms im Fenster-Modus kombiniert mit einer state-of-the-art Energieauflösung nahe der theoretischen Grenze sind für das Erreichen der wissenschaftlichen Ziele der Einstein Probe Mission unerlässlich.“

Die Einstein Probe ist eine Röntgenmission der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE). Als Gegenleistung für seinen Beitrag zur Entwicklung dieser Mission erhält das MPE direkten Zugang zu 10 % der Daten, die bei den Beobachtungen von Einstein Probe anfallen.

„Es war eine großartige Teamleistung, unsere eROSITA-Hardware an die Spezifikationen der neuen Mission anzupassen – unter den sehr schwierigen Bedingungen während der Pandemie“, fügt Peter Friedrich hinzu. „Wir sind sehr stolz darauf, Teil dieses spannenden Projekts zu sein und freuen uns auf viele Entdeckungen und wissenschaftliche Möglichkeiten am veränderlichen Röntgenhimmel.“

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• Aiyinsitan Tanzhen (Einstein Probe) auf CZ-2C

Der Beitrag MPE: Neuer Röntgensatellit soll Suche nach energiereichen veränderlichen Quellen revolutionieren erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA 21. Dezember 2023.

21. Dezember 2023 – Ausgestattet mit einer neuen Generation von Röntgeninstrumenten mit hoher Empfindlichkeit und einem sehr weiten Blickfeld wird diese Mission den Himmel vermessen und nach starker Röntgenstrahlung suchen, die von mysteriösen Himmelsobjekten wie Neutronensternen und schwarzen Löchern stammt.

Im Gegenzug für einen Beitrag zur Entwicklung dieser Mission und zur Festlegung der wissenschaftlichen Ziele erhält die ESA Zugang zu 10 % der Daten, die durch die Beobachtungen der Mission generiert werden.

„Dank seines innovativen Designs kann Einstein Probe große Bereiche des Himmels auf einen Blick beobachten. Auf diese Weise können wir viele neue Quellen entdecken und gleichzeitig das Verhalten des Röntgenlichts von bekannten Himmelsobjekten über lange Zeiträume hinweg untersuchen“, sagt Erik Kuulkers, ESA-Projektwissenschaftler für Einstein Probe.

„Der Kosmos ist unser einziges Labor, um die energiereichsten Prozesse zu untersuchen. Missionen wie Einstein Probe sind unerlässlich, um unser Verständnis dieser Prozesse zu verbessern und mehr über grundlegende Aspekte der Hochenergiephysik zu erfahren.“

Den Röntgenhimmel im Blick
Im Gegensatz zu den Sternen, die unseren Nachthimmel zieren und zuverlässig die Sternbilder kennzeichnen, sind die meisten kosmischen Objekte, die im Röntgenlicht leuchten, höchst variabel. Sie werden ständig heller und dukler, und in vielen Fällen tauchen sie kurz auf, bevor sie für längere Zeit (dann werden sie transient genannt) oder endgültig verschwinden.

Angetrieben von turbulenten kosmischen Ereignissen ist die Röntgenstrahlung aus astronomischen Quellen sehr unberechenbar. Sie enthält jedoch grundlegende Informationen über einige der rätselhaftesten Objekte und Phänomene in unserem Universum. Röntgenstrahlung wird mit Kollisionen zwischen Neutronensternen, Supernova-Explosionen, Materie, die auf Schwarze Löcher oder hyperdichte Sterne fällt, oder hochenergetischen Teilchen, die von Scheiben aus glühendem Material ausgespuckt werden, die solche exotischen und geheimnisvollen Objekte umkreisen, in Verbindung gebracht.

Einstein Probe wird unser Verständnis dieser kosmischen Ereignisse verbessern, indem sie neue Quellen entdeckt und die Variabilität von Objekten überwacht, die überall am Himmel in Röntgenlicht leuchten.

Die Fähigkeit, routinemäßig neue Röntgenstrahlung aufzuspüren, ist von grundlegender Bedeutung für unser Verständnis des Ursprungs von Gravitationswellen. Wenn zwei hyperdichte massive Objekte wie zwei Neutronensterne oder Schwarze Löcher zusammenstoßen, entstehen im Gefüge der Raumzeit Wellen, die kosmische Entfernungen überwinden und uns erreichen. Mehrere Detektoren auf der Erde sind nun in der Lage, dieses Signal zu registrieren, können aber oft die Quelle nicht lokalisieren. Handelt es sich um Neutronensterne, geht ein solcher „kosmischer Crash“ mit einem enormen Lichtstoß über das gesamte Lichtspektrum und insbesondere in der Röntgenstrahlung einher. Indem wir es Forschenden ermöglichen, diese kurzlebigen Ereignisse zeitnah zu untersuchen, wird uns Einstein Probe dabei helfen, den Ursprung vieler der Gravitationswellenimpulse zu identifizieren, die auf der Erde beobachtet werden.

Hummeraugen im All
Um alle wissenschaftlichen Ziele zu erreichen, ist Einstein Probe mit einer neuen Generation von Instrumenten mit hoher Empfindlichkeit und der Fähigkeit ausgestattet, große Bereiche des Himmels zu beobachten: das Weitfeld-Röntgen-Teleskop (WXT) und das Follow-up-Röntgen-Teleskop (FXT).

WXT verfügt über ein modulares optisches Design, das den Augen eines Hummers nachempfunden ist und innovative Micro Pore Optics Technologie verwendet. Damit kann das Instrument 3600 Quadratgrad (knapp ein Zehntel der Himmelskugel) in einer einzigen Aufnahme beobachten. Dank dieser einzigartigen Fähigkeit kann Einstein Probe fast den gesamten Nachthimmel in drei Umlaufbahnen um die Erde (jede Umkreisung dauert 96 Minuten) beobachten.

Anschließend werden neue Strahlenquellen oder andere interessante Ereignisse, die von WXT entdeckt werden, gezielt untersucht und mit dem empfindlicheren FXT eingehend untersucht. Entscheidend ist, dass das Raumfahrzeug auch ein Signal an die Bodenstation sendet, um andere Teleskope auf der Erde und im Weltraum zu aktivieren, die in anderen Wellenlängen (vom Radio bis zum Gammastrahl) arbeiten. Sie werden schnell auf die neue Quelle ausgerichtet, um wertvolle Daten in mehreren Wellenlängen zu sammeln und so eine gründlichere Untersuchung des Ereignisses zu ermöglichen.

Europäischer Beitrag
Die ESA hat bei der Entwicklung der wissenschaftlichen Instrumente der Sonde eine wichtige Rolle gespielt. Sie leistete Unterstützung bei der Erprobung und Kalibrierung der Röntgendetektoren und der Optik von WXT.

Die ESA entwickelte in Zusammenarbeit mit dem MPE und Media Lario (Italien) die Spiegelanordnung eines der beiden Teleskope von FXT. Die FXT-Spiegelanordnung basiert auf dem Design und der Technologie der XMM-Newton-Mission der ESA und der eROSITA-Mission der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

Das MPE steuerte die Spiegelanordnung für das andere Teleskop von FXT bei und entwickelte die Detektormodule der beiden Einheiten von FXT. Für FXT stellte die ESA auch das System zur Verfügung, um unerwünschte Elektronen von den Detektoren (dem Elektronendiverter) abzulenken.

Während der gesamten Mission werden die Bodenstationen der ESA genutzt, um die Daten der Sonde herunterzuladen.

Die ESA-Flotte hochenergetischer Missionen
Die ESA blickt auf eine lange, erfolgreiche Geschichte in der Hochenergie-Astronomie zurück. XMM-Newton und Integral untersuchen seit über zwei Jahrzehnten das Universum im Röntgen- und Gammastrahlenbereich, was zu großen Fortschritten auf diesem Gebiet geführt hat. Die ESA nimmt auch an der Röntgenstrahlung und Spektroskopie-Mission (XRISM) Teil, die von der Japanischen Raumfahrtagentur (JAXA) in Zusammenarbeit mit der NASA geleitet wird und die im Sommer 2023 gestartet ist.

„Die Fähigkeiten von Einstein Probe ergänzen in hohem Maße die eingehenden Untersuchungen einzelner kosmischer Quellen, die durch die anderen Missionen ermöglicht werden“, bemerkt Kuulkers. „Dieser Röntgenmesser ist auch der ideale Vorläufer der ESA New Athena-Mission, an der derzeit gearbeitet wird und das größte jemals gebaute Röntgenobservatorium sein wird.“

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• Aiyinsitan Tanzhen (Einstein Probe) auf CZ-2C

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Quelle: MPE 14. Dezember 2023.

14. Dezember 2023 – Eine neue Himmelskarte des eROSITA-Teleskops zeigt Röntgenstrahlen, die von Millionen Grad heißem Plasma in und um die Milchstraße emittiert werden. Bei der Analyse dieser Daten stellte das Team am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik fest, dass das sehr heiße, ionisierte Gas eine Verteilung ähnlich der stellaren Scheibe aufweist, möglicherweise eingebettet in einen viel größeren kugelförmigen Halo. Damit wissen die Forschenden nun mehr über Form und Größe eines großen Teils des zirkumgalaktischen Mediums der Milchstraße, das ein großes Gasreservoir für die zukünftige Sternentstehung darstellt.

Sterne entstehen aus Gas in einem endlosen Prozess, der sich sowohl aus ursprünglicher kosmischer Materie als auch von recyceltem Gas früherer Sterngenerationen speist. In Spiralgalaxien wie der Milchstraße gibt es jedoch einfach zu viele Sterne und nicht genug sichtbares Gas, um das derzeitige Niveau der Sternentstehung über lange Zeit aufrechtzuerhalten. Daher gehen die Astronomen davon aus, dass ein großes Gasreservoir über die gesamte Galaxie existiert, dessen Größe möglicherweise zehnmal so groß ist wie der Durchmesser der Sternscheibe.

Details über Form, Größe und Menge an Materie in diesem so genannten zirkumgalaktischen Medium sind jedoch noch umstritten – sie sind durch Beobachtungen nur schlecht zu erfassen. Klar ist, dass das Gas im zirkumgalaktischen Medium bisher weder mit optischen noch mit IR- oder Radioteleskopen nachgewiesen werden konnte. Daher muss das meiste Gas im zirkumgalaktischen Medium sehr heiß sein (etwa eine Million Grad) und eine sehr geringe Dichte aufweisen (weniger als 1000 Teilchen pro Kubikmeter). Aufgrund dieser hohen Temperaturen müsste das Gas Röntgenstrahlung aussenden, die aber wegen der geringen Dichte sehr schwach sein muss – schwächer als das, was bisher beobachtet werden konnte. Ein deutliches Merkmal, das die Existenz eines solch dünnen, heißen Gases bestätigt, sind Emissionslinien hochionisierter Sauerstoffatome (zum Beispiel die O VIII-Atomlinie), die im Röntgenlicht zu beobachten sind.

Das eROSITA-Teleskop, das vollständig am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) gebaut wurde, hat nun zum ersten Mal den Himmel nach weicher Röntgenstrahlung abgesucht. Die daraus resultierende Karte der gesamten westlichen galaktischen Hemisphäre wurde am MPE erstellt und überprüft. „Die Karte zeigt nicht nur, dass um uns herum überall heißes Gas existiert, sondern liefert auch genügend Details, um seine Struktur viel genauer zu erforschen als je zuvor“, sagt Xueying Zheng vom MPE, deren Arbeit die Grundlage für die Analyse der Verteilung des heißen Plasmas bildet.

„Wir sehen die O VIII-Emission aus allen Richtungen des weichen Röntgenhimmels“, unterstreicht Nicola Locatelli, der die eROSITA-Datenanalyse am MPE leitete. „Dies bestätigt die diffuse Beschaffenheit des heißen Gases, und wir können jetzt sogar untersuchen, wie es sich um uns herum verteilt.“

Das Team am MPE fand insbesondere heraus, dass die Geometrie des Gases durch zwei Komponenten beschrieben werden kann: einen sehr großen, mehr oder weniger kugelförmigen Halo und eine nähere Komponente, die der stellaren Scheibe ähnelt. Der heiße Halo ist etwa viermal so groß (bis zu ~100 Kiloparsec) wie die optische Größe der Milchstraße, und die nahe Komponente reicht bis zur Größe der sogenannten „dicken Scheibe“ (etwa 7 kpc mit einer Höhe von 1 kpc). Aufgrund seines enormen Volumens umfasst der heiße Halo den größten Teil der Masse – aber die nähere scheibenförmige Komponente erzeugt die meisten der von eROSITA beobachteten Photonen, sie ist etwa zehnmal heller als der Halo.

Im Prinzip lässt sich die hohe Temperatur des Gases durch die Energie erklären, die durch Supernova-Explosionen aus der Scheibe der Milchstraße in das zirkumgalaktische Medium injiziert wird. In einem alternativen Szenario wird Rohmaterial aus noch weiter entfernten Regionen, dem so genannten intergalaktischen Medium, zugeführt. Dieses wird während des Einfalls erhitzt und bildet so den sphärischen Halo.

Ein wichtiger Aspekt dieser neuen Studie ist die Entfernung, in der der größte Teil der Strahlung beobachtet wird, nämlich einige Kiloparsec von der Sonne entfernt. Diese relative Nähe spricht für das Szenario der Supernova-Explosionen als Ursprung des heißen Gases. Dies bestätigt auch Theorien zur Galaxienentwicklung, wonach das Gas in der Sternscheibe selbst recycelt wird. In Kürze werden hochmoderne Röntgenspektrographen in der Lage sein, die Radialgeschwindigkeit dieses Gases zu bestimmen. Sie können so die Kartierung der Gesamtgeometrie des heißen Gases ergänzen und die Modelle für die Entstehung und Entwicklung von Galaxien weiter verfeinern. Das MPE wird dank des künftigen Athena-Instruments weiterhin eine entscheidende Rolle bei der Lösung dieser Aufgabe spielen.

Originalveröffentlichungen:
Broadband maps of eROSITA and their comparison with theROSAT survey
Xueying Zheng, Gabriele Ponti, Michael Freyberg, Jeremy Sanders, Nicola Locatelli, Andrea Merloni, Andy Strong, Manami Sasaki, Johan Comparat, Werner Becker, Juergen Kerp, Chandreyee Maitra, Teng Liu, Peter Predehl, Konstantina Anastasopoulou, Georg Lamer
A&A, accepted
doi.org/10.1051/0004-6361/202346576
https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202346576

Locatelli, N. ; Ponti, G. ; Zheng, X. ; Merloni, A. ; Becker, W. ; Comparat, J. ; Dennerl, K. ; Freyberg, M. J. ; Sasaki, M. ; Yeung, M. C. H.
The warm-hot circumgalactic medium of the Milky Way as seen by eROSITA
A&A, accepted
dx.doi.org/10.48550/arXiv.2310.10715
https://arxiv.org/abs/2310.10715
pdf: https://arxiv.org/pdf/2310.10715

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• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

Der Beitrag eROSITA sieht heißes Gas rund um die Milchstraße – viel näher als erwartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA 25. August 2023.

25. August 2023 – XRISM ist eine Zusammenarbeit zwischen der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) und der NASA, an der auch die ESA maßgeblich beteiligt ist. Der Start wird live auf Japanisch und Englisch auf dem YouTube-Kanal der JAXA übertragen.

Im Gegenzug für die Bereitstellung von Hardware und wissenschaftlicher Beratung erhält die ESA 8 % der verfügbaren Beobachtungszeit von XRISM. Dies wird es europäischen Wissenschaftler*innen ermöglichen, Himmelsquellen zur Beobachtung im Röntgenlicht vorzuschlagen und Durchbrüche in diesem Bereich der Astronomie zu erzielen.

„Die Röntgenastronomie ermöglicht uns die Untersuchung der energiereichsten Phänomene im Universum. Sie birgt den Schlüssel zur Beantwortung wichtiger Fragen der modernen Astrophysik: wie sich die größten Strukturen im Universum entwickeln, wie die Materie, aus der wir letztlich bestehen, im Kosmos verteilt wurde und wie Galaxien von massereichen schwarzen Löchern in ihrem Zentrum geformt werden“, sagt Matteo Guainazzi, ESA-Projektwissenschaftler für XRISM.

„XRISM wird eine wertvolle Brücke zwischen den anderen Röntgenmissionen der ESA sein: XMM-Newton, die nach 24 Jahren im All immer noch in Betrieb ist, und Athena, die Ende der 2030er-Jahre starten soll.“

Enthüllung des heißen und energiegeladenen Universums
Wenn wir in den Himmel schauen, sehen wir Sterne und Galaxien, aber diese sagen uns relativ wenig über die Funktionsweise des Universums. Für unsere Augen unsichtbar kann Gas, das Röntgenstrahlung emittiert und sich in und zwischen den Sternen und Galaxien befindet, viel mehr enthüllen.

Röntgenstrahlen werden bei den energiereichsten Explosionen und an den heißesten Orten des Universums freigesetzt. Dazu gehört das superheiße Gas, das die größten Bausteine des Universums umgibt: Galaxienhaufen. JAXA hat XRISM entwickelt, um Röntgenstrahlung dieses Gases aufzuspüren und den Astronomen*innen zu helfen, die Gesamtmasse dieser Systeme zu messen. Dies wird Aufschluss über die Entstehung und Entwicklung des Universums geben.

Die XRISM-Beobachtungen von Galaxienhaufen werden auch Aufschluss darüber geben, wie das Universum die chemischen Elemente produziert und verteilt hat. Das heiße Gas in den Haufen ist ein Überbleibsel der Geburt und des Todes von Sternen im Laufe der Geschichte des Universums. Durch die Untersuchung der von dem Gas emittierten Röntgenstrahlen wird XRISM herausfinden, welche „Metalle“ (Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium) es enthält, und kartieren, wie das Universum mit diesen angereichert wurde.

In der Zwischenzeit wird XRISM einzelne Objekte, die Röntgenstrahlung emittieren, näher betrachten, um die Grundlagen der Physik zu erforschen. Die Mission wird das Röntgenlicht von unglaublich dichten Objekten wie den aktiven supermassereichen schwarzen Löchern messen, die sich im Zentrum mancher Galaxien befinden. So können wir verstehen, wie die Objekte die umgebende Raumzeit verzerren und in welchem Ausmaß sie ihre Wirtsgalaxien durch „Winde“ von Teilchen beeinflussen, die mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit ausgestoßen werden.

Europäische Beiträge zu einer globalen Anstrengung
„Die ESA und die europäische Gemeinschaft sind seit Langem an den Hochenergie-Weltraumteleskopen der JAXA beteiligt“, erklärt Matteo. „Die Fortsetzung dieser Partnerschaft durch XRISM bringt beiden Raumfahrtbehörden enorme Vorteile.“

Die Community der europäischen Hochenergieastronomie ist hochqualifiziert. Die Mitglieder waren an der Festlegung der wissenschaftlichen Ziele von XRISM beteiligt und wurden von der JAXA beauftragt, viele der kosmischen „Testobjekte“ auszuwählen, die die Mission beobachten wird, um ihre Leistung zu überprüfen, bevor das wissenschaftliche Beobachtungsprogramm beginnt.

Neben diesem wissenschaftlichen Beitrag hat sich die JAXA bei der Lieferung mehrerer Hardwarekomponenten, die für den Erfolg der Mission entscheidend sein werden, auf die Unterstützung Europas verlassen. Die ESA hat ein weltraumerprobtes optisches Teleskop zur Verfügung gestellt, um sicherzustellen, dass XRISM immer weiß, wohin es gerichtet ist, sowie zwei separate Geräte, die zusammen das Magnetfeld der Erde erfassen und die Sonde entsprechend ausrichten.

Europa hat auch zum neuartigen Instrument Resolve von XRISM beigetragen, das die Energie der einfallenden Röntgenphotonen messen wird. Dadurch können die Astronom*innen die Temperatur und die Bewegung von heißem, Röntgenstrahlen emittierendem Gas mit noch nie da gewesener Genauigkeit bestimmen. Resolve ist ein wissenschaftlicher und technologischer Wegbereiter für die künftige ESA-Mission Athena, die ein sehr ähnliches Instrument fliegen wird.

Die Kühlung des Resolve-Detektors – nur ein Bruchteil eines Grades über dem absoluten Nullpunkt – ist von entscheidender Bedeutung; die europäische Industrie hat die „Loop Heat Pipes“ für diese wichtige Aufgabe geliefert. SRON in den Niederlanden lieferte das Sechs-Filter-Rad des Instruments; jeder Filter kann für einen anderen Zweck über das Instrument gelegt werden. Die Universität Genf in der Schweiz entwickelte die Elektronik für das Filterrad.

Verfolgen Sie den Start live
XRISM soll am 28. August 2023 um 02:26 MESZ mit einer H-IIA-Rakete vom Tanegashima Space Center in Japan starten. Verfolgen Sie den Start live auf Japanisch/Englisch über den YouTube-Kanal der JAXA.

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• XRISM und SLIM auf H-IIA F47

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Quelle: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) 31. Januar 2023.

31. Januar 2023 – Bei der Analyse von Daten aus dem eROSITA „Final Equatorial-Depth Survey“ haben Forschende am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) eine schwache Röntgenquelle gefunden, die sie als sehr weit entfernten Quasar identifizieren konnten. Dies ist die bisher am weitesten entfernte zufällige Röntgendetektion. Das supermassereiche Schwarze Loch akkretiert mit einer extrem hohen Rate Materie; damit ist der Quasar für seine enorme Entfernung – mit einer Rotverschiebung von z = 6,56 – sehr viel heller als erwartet. Sein vor fast 13 Milliarden Jahren abgestrahltes Licht ermöglicht es den Astronominnen und Astronomen, das Wachstum von Schwarzen Löchern im frühen Universum zu untersuchen.

Supermassereiche Schwarze Löcher in Zentren von Galaxien lassen sich auch auf große Entfernungen nachweisen – aber nur, wenn sie Materie ansammeln, die sich erhitzt und hell leuchtet. Dadurch bekommt das Galaxienzentrum einen „aktiven galaktischen Kern“ (AGN). Diese so genannten „Quasare“, oder quasi-stellaren Objekte, überstrahlen dann den Rest ihrer Galaxie. Sie leuchten im Röntgenbereich heller als alle anderen Objekte im Universum, sind aber bei großen Entfernungen dennoch schwer zu entdecken und extrem selten. Bisher wurden bei Rotverschiebungen von z > 5,7 – als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war – erst etwa 50 Quasare mit Röntgenteleskopen entdeckt.

Bei der Analyse von Röntgendaten des eROSITA „Final Equatorial-Depth Survey“ (eFEDS), die während der Leistungsüberprüfungsphase des eROSITA-Teleskops im Jahr 2019 aufgenommen wurden, fand das eROSITA-Team eine neue Punktquelle. In einer Zusammenarbeit mit Kollegen vom Subaru-Teleskop identifizierten sie das Röntgenlicht als den bereits bekannten Quasar J0921+0007. Dieser war ursprünglich mit einer Rotverschiebung von 6,56 von einer Forschungsgruppe entdeckt worden, die mit Subaru nach entfernten Quellen suchte. Gezielte Folgebeobachtungen bei Infrarotwellenlängen zeigten nun, dass das Schwarze Loch eine Masse von 250 Millionen Sonnen hat – relativ wenig für ein supermassereiches Schwarzes Loch in dieser Entfernung. Weitere Folgebeobachtungen mit dem Röntgensatelliten Chandra bestätigten die von eROSITA gemessene hohe Leuchtkraft, die auf eine sehr hohe Akkretionsrate hinweist.

„Wir haben nicht erwartet, einen aktiven Galaxienkern mit so geringer Masse bereits in unserer ersten Mini-Durchmusterung mit eROSITA zu finden“, sagt Julien Wolf, der im Rahmen seiner Doktorarbeit am MPE in den eROSITA-Daten nach weit entfernten supermassereichen Schwarzen Löchern sucht. „Es ist der bisher am weitesten entfernte zufällige Fund im Röntgenbereich. Zudem sind seine Eigenschaften eher untypisch für Quasare bei so hohen Rotverschiebungen: Er ist im sichtbaren Licht sehr schwach, gleichzeitig aber sehr leuchtstark im Röntgenlicht.“

Der von eROSITA aufgespürte Quasar weist Eigenschaften auf, die einer besonderen Klasse von sogenannten Seyfert-1-Galaxien im lokalen Universum ähneln. Diese besitzen supermassereiche Schwarze Löcher von unter 100 Millionen Sonnenmassen in ihren Zentren und akkretieren Materie mit hoher Geschwindigkeit. Diese Seyfert-1-Galaxien könnten daher jünger als ihre massereicheren Geschwister sein.

„Die Suche nach seltenen Objekten wie diesem erfordert Astronomie bei vielen unterschiedlichen Wellenlängen, die eROSITAs großes Blickfeld im Röntgenbereich ergänzen“, betont Mara Salvato, Sprecherin von eROSITA. „Glücklicherweise ist der größte Teil des Himmels bei optischen und infraroten Wellenlängen bereits kartiert, und gerade die Daten des Subaru-Teleskopes reichen für das eFEDS-Feld besonders tief und damit in die jüngsten Zeiten des Universums zurück.“

Die meisten aktiven Galaxien mit hohen Rotverschiebungen, das heißt in großen Entfernungen, beherbergen Schwarze Löcher von einer bis zehn Milliarden Sonnenmassen. Es sollte jedoch auch viele entfernte AGNs mit weniger massereichen Schwarzen Löchern geben. Damit Teleskope und Satelliten sie überhaupt beobachten können, müssen diese dann allerdings sehr schnell Materie ansammeln, um hell genug zu leuchten.

Zusätzlich zu ihrem Zufallsfund entdeckte das Team noch einen weiteren hellen und ähnlich weit entfernten Quasar im selben Beobachtungsfeld. „eROSITA eignet sich besonders gut dafür, seltene Röntgenobjekte wie diesen leistungsstarken Quasar mit hoher Rotverschiebung, zu finden und zu kartieren“, sagt Kirpal Nandra, Direktor für Hochenergiephysik am MPE. „Dies ist nun das zweite derartige Objekt, das wir in eFEDS gefunden haben, obwohl wir sie in diesem Feld gar nicht erwartet hatten.“

Die ersten eROSITA-Daten sind nur ein Vorgeschmack auf das, was noch kommen wird. Basierend auf diesen ersten Entdeckungen erwarten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass sie mit der eROSITA Himmelsdurchmusterung Hunderte von Quasaren finden könnten. Um diese schwer fassbare Population noch unbekannter entfernter Quasare zu finden, hat das Team ein umfangreiches Programm zur Analyse der eROSITA-Himmelsdurchmusterung entwickelt. Diese führte bereits zur Entdeckung von fünf neuen, im Röntgenlicht leuchtenden Quasaren bei z>5,6, die bald in einer weiteren Veröffentlichung vorgestellt werden. Gleichzeitig meldete ein russisches Forscherteam die ersten eROSITA-Entdeckungen bei hoher Rotverschiebung in der nördlichen Hemisphäre.

Objekte wie diese sind derzeit die beste Möglichkeit, die Entstehung Schwarzer Löcher in frühen Universum zu verstehen. Sollten sich die überraschenden eFEDS-Entdeckungen in einem größeren Datensatz bestätigen, könnte dies eine Herausforderung für einige evolutionäre Modelle darstellen.

Publikation:
X-ray emission from a rapidly accreting narrow-line Seyfert 1 galaxy at z=6.56
J. Wolf, K. Nandra, M. Salvato, et al.
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/01/aa44688-22/aa44688-22.html

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• Schwarze Löcher

Der Beitrag Schnell akkretierendes Schwarzes Loch im frühen Universum zufällig entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik.

28. Januar 2022 – Im Juli 2020, kurz nach dem Start seiner zweiten Himmelsdurchmusterung, entdeckte das eROSITA-Röntgenteleskop an Bord des Weltraumobservatoriums SRG eine neue Quelle an einer Position, an der bisher keine Röntgenstrahlen nachgewiesen wurden. Als die Astrophysiker daraufhin die Datenbank der optischen Veränderlichen überprüften, stellte sich heraus, dass etwa vierzig Tage zuvor die „Zwicky Transient Facility“ (ZTF) und das „Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System“ (ATLAS) an derselben Stelle eine scheinbar gewöhnliche, optische Veränderliche mit der Bezeichnung AT2020mrf registriert hatten. Diese wurde zunächst als Supernova vom Typ II eingestuft, also als massereicher Stern, der am Ende seines Lebens kollabiert. Diese ursprüngliche Klassifizierung änderte sich jedoch grundlegend durch die eROSITA-Entdeckung der Röntgenemission und die Form der optischen Lichtkurve der Quelle. Es wurde klar, dass die Astrophysiker auf ein noch interessanteres Objekt gestoßen waren.

Es gibt eine Klasse optischer Veränderlicher, die mit Supernova-Explosionen in Verbindung gebracht werden und die sich durch schnelle Lichtkurven und zu viel Blau in ihren Spektren auszeichnen, die so genannten „Fast Blue Optical Transients“ (FBOTs). Da ihre Helligkeit schnell abfällt, kann man sie nur schwer untersuchen. Allerdings gibt es darunter eine geheimnisvolle und seltene Unterklasse, die sogenannten AT2018cow-ähnlichen Objekte. Die Namen der von der ATLAS-Anlage entdeckten optischen Transienten (daher die Buchstaben „AT“ im Namen) werden nach dem Jahr der Entdeckung (in diesem Fall 2018) benannt, gefolgt von einer Kombination aus mehreren Buchstaben, die von einem Computer generiert werden. In diesem Fall bildeten die Buchstaben zufällig das englische Wort „cow“ – daher nennen die Astronomen diese Klasse nun „Kuh“-ähnliche Objekte. Vor der Entdeckung von SRGe J154754.2+443907 waren nur vier solcher Objekte bekannt; die SRG/eROSITA-Quelle war Nummer fünf.

„Kühe“ zeichnen sich durch eine rekordverdächtige Leuchtkraft aus (bis zu10⁴³ erg/s in der Spitze), die etwa 1000-mal heller ist als eine gewöhnliche Supernova vom Typ II. Eine solche Leuchtkraft kann nicht durch den Zerfall von radioaktivem Nickel-56 erklärt werden und erfordert eine alternative Energiequelle.

SRGe J154754.2+443907 wurde vom eROSITA-Team bei der Suche nach Ereignissen entdeckt, bei denen ein Stern durch die Gezeitenkräfte eines supermassereichen Schwarzen Lochs zerstört wird. Bald wurde jedoch klar, dass die Forscher es mit etwas Anderem zu tun hatten. Sie lösten daraufhin eine Beobachtungskampagne mit Teleskopen vom Radio- bis zum Röntgenbereich aus, um die neue Quelle bei weiteren Wellenlängen zu untersuchen. Dies bestätigte, dass SRGe J154754.2+443907 das fünfte „Kuh“-artige Objekt ist. An den Multiwellenlängenbeobachtungen waren das 10-Meter-Keck-Teleskop, die Radioteleskope VLA und GMRT sowie die Röntgen-Weltraumobservatorien Chandra, XMM-Newton und Swift beteiligt. Das Programm wurde von einem Doktoranden des Caltech, Yuhan Yao, koordiniert.

Das eROSITA-Teleskop beobachtete dieses Objekt kurz nach dem Höhepunkt der Lichtkurve. Diese Beobachtungen haben gezeigt, dass AT2020mrf/SRGe J154754.2+443907 die hellste bekannte „Kuh“ ist, mit einer Leuchtkraft von über ~2 x 10⁴³ erg/s. Eine solche Leuchtkraft könnte von einem jungen, schnell rotierenden Neutronenstern (mit einer Periode von etwa 10 Millisekunden) mit einem Magnetfeld in der Größenordnung von 10¹⁴ Gauß stammen – einem so genannten Magnetar – oder auch von einem neu entstandenen Schwarzen Loch erzeugt werden, das Material des Vorgängersterns im superkritischen Bereich akkretiert. In jedem Fall haben die Wissenschaftler die Geburt eines relativistischen, kompakten Objekts durch die Explosion eines massereichen Sterns beobachtet.

Die neue „Kuh“ ist bereits verblasst, während viele Fragen noch unbeantwortet bleiben. Um die Natur dieser Quellen zu klären und die physikalischen Mechanismen zu verstehen, die ihr Verhalten bestimmen, müssen die Wissenschaftler weitere Objekte dieser Klasse finden und im Detail untersuchen. Die laufende SRG/eROSITA-Durchmusterung des gesamten Himmels wird einen wichtigen Beitrag zu dieser Arbeit leisten.

Originalveröffentlichung
Yuhan Yao, Anna Y. Q. Ho, Pavel Medvedev, Nayana A. J., Daniel A. Perley, S. R. Kulkarni, Poonam Chandra, Sergey Sazonov, Marat Gilfanov, Georgii Khorunzhev, David K. Khatami, Rashid Sunyaev
The X-ray and Radio Loud Fast Blue Optical Transient AT2020mrf: Implications for an Emerging Class of Engine-Driven Massive Star Explosions
submitted to ApJ
https://arxiv.org/abs/2112.00751
pdf: https://arxiv.org/pdf/2112.00751

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• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

Der Beitrag Leuchtende „Kuh“: SRG/eROSITA entdeckt die Röntgenemission erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: AIP.

Das Weltraumteleskop XMM-Newton startete am 10. Dezember 1999 erfolgreich von Kourou in Französisch-Guayana ins All und zeichnet seit dem 19. Januar 2000 Daten auf. Das europäische Konsortium XMM-Newton Survey Science Centre (XMM-SSC) gab nun neue mit modernster Kalibrierung und Software aufbereitete Kataloge heraus, die alle Röntgendetektionen seit dem Start enthalten. Das AIP ist seit Beginn Mitglied dieses Konsortiums, steuert die Software zur Suche nach den Röntgenobjekten bei und produziert federführend einen der Kataloge.

XMM-Newton hat insgesamt 810.795 Röntgenquellen in Einzelbeobachtungen detektiert. Die meisten davon sind Neuentdeckungen und oft von unbekannter, aber unterschiedlicher Natur. Da einige Regionen des Himmels mehrfach beobachtet wurden, ergeben sich über 550.000 einzelne Himmelsobjekte.

Bei den meisten Objekten handelt es sich um supermassereiche Schwarze Löcher, die zwischen einer Million und einer Milliarde mal schwerer sind als unsere Sonne, und von denen sich jedes im Zentrum seiner eigenen Galaxie befindet. XMM-Newton erfasst mit seinem Röntgenauge die Materie, die um diese unsichtbaren Objekte herumwirbelt, bis sie den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs erreicht – jene Grenze ohne Wiederkehr, an der nicht einmal Licht dem Sog des Schwarzen Lochs entkommen kann. Andere im Katalog enthaltene Objekte sind Sterne, Galaxienhaufen, Kometen oder Supernovae.

Axel Schwope, Projektleiter am AIP, erklärt begeistert: „Mit Röntgenaugen entdecken wir den Teil des Universums, der durch extrem energetische Prozesse und extrem hohe Temperaturen dominiert und für unsere Augen unsichtbar ist. Es ist faszinierend zu erleben, dass selbst nach 20 Jahren im All XMM-Newton Tag für Tag erstklassige Beobachtungsdaten für alle möglichen Bereiche der Astrophysik liefert.“

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des AIP erstellten darüber hinaus einen weiteren Katalog mit Informationen aus sich überschneidenden Beobachtungen. Eine speziell für diesen Zweck entwickelte Software ermöglicht es, auch schwache Quellen in mehrfach beobachteten Himmelsbereichen zu erkennen. Dadurch erhöht sich die Anzahl der entdeckten Röntgenquellen. Zudem lässt sich nachvollziehen, ob und wie Objekte im Laufe der Zeit ihre Helligkeit verändern.

„Die Untersuchung von Objekten über einen Zeitraum von fast zwanzig Jahren gewährt uns einen großartigen Einblick in ihre Natur. Helligkeitsänderungen im Röntgenlicht lassen beispielsweise Rückschlüsse darauf zu, wie völlig unterschiedliche Objekte Materie aus ihrer Umgebung aufsammeln. Sie können von Sternen stammen, die in der Nähe Schwarzer Löcher zerrissen werden, und sind teilweise noch nicht verstanden“, erklärt Iris Traulsen, Wissenschaftlerin am AIP und zuständig für den Katalog.

Die Kataloge ermöglichen Astronominnen und Astronomen, hochenergetische Objekte zu untersuchen, die für uns Menschen oft nicht sichtbar sind. Die bisher von XMM-Newton sehr detailliert durchmusterte Himmelsfläche entspricht etwa dem 6.000-fachen der Fläche des Vollmondes, was immer noch nur ein Vierzigstel des gesamten Himmels ist. Röntgenbeobachtungen helfen in allen Teilen der Astrophysik, hochenergetische Prozesse zu entdecken und zu verstehen: von den Bedingungen in der Umgebung extrasolarer Planeten über die Entwicklung von Sternen, Schwarzen Löchern und Galaxien bis hin zur Untersuchung von heißem Gas in Galaxienhaufen und großen Strukturen im Universum.

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• XMM-Newton

Der Beitrag Zwanzig Jahre Röntgenauge im All erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Airbus Defence and Space.

Eine der erfolgreichsten europäischen Weltraummissionen feiert Geburtstag: Das von Airbus für die Europäische Weltraumorganisation ESA entwickelte und gebaute Röntgenobservatorium XMM-Newton startete am 10. Dezember 1999 um 15:32 Uhr MEZ, um die Wunder des Röntgenuniversums zu erforschen. Seit dem Start, hat XMM-Newton gleichzeitig Röntgenstrahlen, sichtbares und ultraviolettes Licht beobachtet und seine Rolle als eines der wichtigsten astronomischen Observatorien aller Zeiten unter Beweis gestellt. Der Satellit entdeckte mehr Röntgenquellen als jeder andere Satellit zuvor. Er hilft dabei, kosmische Rätsel zu lösen, von dem, was in und um Schwarze Löcher geschieht, bis zur Bildung von Galaxien im frühen Universum. XMM-Newton hat seine ursprüngliche Einsatzzeit von zehn Jahren verdoppelt. Aufgrund des überwältigenden wissenschaftlichen Erfolgs und des exzellenten Zustands des Teleskops wurde die Mission Jahr um Jahr von der ESA verlängert. So ist ein Betrieb aus technischer Sicht bis über das Jahr 2030 hinaus durchaus möglich.

Das Interesse an Beobachtungen mit dem europäischen Weltraumteleskop ist ungebrochen. So wird jedes Jahr bis zu sieben Mal mehr Beobachtungszeit beantragt, als überhaupt zur Verfügung steht. Mit dieser Überbuchungsrate befindet sich XMM-Newton auf demselben Niveau wie das Weltraumteleskop Hubble.

Die Ergebnisse von XMM Beobachtungen sind auch Teil zahlreicher Doktorarbeiten. Diese akademischen Arbeiten basieren sowohl auf wissenschaftlichen Ergebnissen (unter Verwendung von XMM-Newton Beobachtungen und numerischen Vorhersagen) als auch auf „technischer“ Arbeit (Hardware- und Softwareentwicklung, Kalibrierung oder Betrieb). Seit dem Missionsstart im Jahr 1999 wurden fast 400 Doktorarbeiten mit Ergebnissen oder Erkenntnissen des XMM-Satelliten verfasst. Insgesamt wurden mehr als 6.200 wissenschaftliche „XMM-Arbeiten“ veröffentlicht.

Aber nicht nur aus wissenschaftlicher Sicht ist XMM-Newton ein herausragender Erfolg, sondern auch in technologischer Hinsicht und bei der Projektabwicklung, denn: Das Vorhaben wurde in nur 38 Monaten realisiert. Der XMM-Newton-Satellit entstand unter der Leitung von Airbus in Friedrichshafen, wobei das Bahn- und Lageregelungssystem (AOCS) von Airbus UK entwickelt wurde und Airbus in Spanien die Strukturen des Service-Moduls, das Focal Plane Assembly (FPA), das Thermalkontrollsystem und den Kabelbaum (Harness) beisteuerte. Insgesamt gehörten 45 europäische Firmen und eine US-amerikanische zum Industriekonsortium.

XMM-Newton, aufgrund der schwarzen Thermalschutzfolie von seinen Erbauern auch liebevoll „Schwarze Schönheit“ genannt, besteht aus drei parallel zueinander montierten zylindrischen Spiegelsystemen, die die Röntgenstrahlung in die drei Brennebenen bündeln. Das ermöglicht es Himmelskörper gleichzeitig mit drei Kameras sowie zwei Spektrometern zu beobachten. Letztere zerlegen Röntgenstrahlung auf ähnliche Weise wie Glas-Prismen das Sonnenlicht in seine Spektralfarben auffächert. Aus den Röntgen-„Farben“ können die Astronomen wichtige physikalische Größen, wie Temperatur, Dichte, relative Bewegung entnehmen oder die chemische Zusammensetzung der Materie ermitteln.

Röntgenstrahlung ist, genau wie Licht, eine Form von elektromagnetischer Strahlung, jedoch hunderte bis tausende Male energiereicher. Sie wird von Körpern oder Gasen abgestrahlt, die zwischen einer Million und hundert Millionen Grad Celsius heiß sind. Mit XMM-Newton beobachten Astronomen also den heißen Teil des Universums.

XMM-Newton legt in seiner 48-Stunden-Umlaufbahn fast ein Drittel der Entfernung zum Mond zurück. Am äußersten Punkt (Apogäum) von 114 000 Kilometern Entfernung von der Erde bewegt sich der Satellit sehr langsam. Den erdnächsten Punkt (Perigäum) passiert es 7.000 Kilometer über der Erde mit 24.120 Stundenkilometern viel schneller. Die hochexzentrische Umlaufbahn von XMM-Newton wurde so gewählt, dass seine Instrumente außerhalb der die Erde umgebenden Strahlungsgürtel arbeiten können. Da die Erdatmosphäre alle Röntgenstrahlen blockiert, kann nur ein Teleskop im Weltraum himmlische Röntgenquellen erkennen und untersuchen.

XMM-Newton „zielt“ über lange Zeiträume (oft mehr als zehn Stunden) auf entfernte Röntgenquellen. Eine der Hauptanforderungen des Satelliten war deshalb seine sehr hohe Ausrichtgenauigkeit und -stabilität. XMM-Newton kann seine Ausrichtung äußerst präzise steuern, und zwar mit Hilfe von zwei Sätzen von vier kleinen Triebwerken und vier auf dem Satelliten montierten Schwungrädern.

Die „Zielgenauigkeit“ des zehn Meter langen XMM-Newton beträgt 0,25 Bogensekunden über einen Zeitraum von 10 Sekunden. Dies entspräche dem Anschauen einer Melone mit einem in der Hand gehaltenen Fernglas aus einer Entfernung von 300 Kilometern und das ohne das geringste Wackeln!

Über Airbus
Airbus ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Luft- und Raumfahrt sowie den dazugehörigen Dienstleistungen. Der Umsatz betrug € 64 Mrd. im Jahr 2018, die Anzahl der Mitarbeiter rund 134.000. Airbus bietet die umfangreichste Verkehrsflugzeugpalette. Das Unternehmen ist europäischer Marktführer bei Tank-, Kampf-, Transport- und Missionsflugzeugen und eines der größten Raumfahrtunternehmen der Welt. Die zivilen und militärischen Hubschrauber von Airbus zeichnen sich durch hohe Effizienz aus und sind weltweit gefragt.

XMM-Newton auf einen Blick

• Länge: 10,80 Meter
• Gewicht: 3,8 Tonnen
• Durchmesser: 4,60 Meter
• Spannweite: 16,10 Meter
• Nominelle Lebensdauer: 2 Jahre, geplante Einsatzzeit: 10 Jahre
• Start: 10. Dezember 1999, 15:32 Uhr (MEZ)
• Launcher: Ariane 5 (Vol 504) – der erste kommerzielle Flug der AR 5
• Startplatz: Kourou, Französisch-Guyana
• Umlaufbahn: 48 Stunden, elliptisch, 7.000km/114.000 km
• Öffnen der Teleskope: 17./18. Dezember 1999
• Erste wissenschaftl. Daten: 19. Januar 2000
• Gesamtkosten des Programms: 689 Mio. Euro; Kosten Satellit: 230 Mio. Euro.

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• XMM-Newton

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