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

Nach 182 Tagen hat das Röntgenteleskop eROSITA an Bord der SRG-Raumsonde seine erste vollständige Durchmusterung des Himmels abgeschlossen. Diese neue Karte des heißen, energiereichen Universums enthält mehr als eine Million Objekte – damit verdoppelt sich in etwa die Zahl der bekannten Röntgenquellen, die in der bislang 60-jährigen Geschichte der Röntgenastronomie entdeckt wurden. Bei den meisten der neuen Quellen handelt es sich um aktive galaktische Kerne bei kosmologischen Entfernungen, die das Wachstum gigantischer Schwarzer Löcher im Laufe der kosmischen Zeit markieren. Galaxienhaufen in der neuen Karte werden genutzt, um das Wachstum kosmischer Strukturen nach zu verfolgen und kosmologische Parameter einzuschränken. Näher an unserer kosmischen Heimat befinden sich Sterne mit einer heißen Corona, Doppelsterne und Supernova-Überreste in unserer Galaxie. Zudem haben die Astronomen jetzt eine vollständige Karte der heißen Baryonen in der Milchstraße, was nur mit der 360-Grad-Ansicht der eROSITA-Himmelskarte möglich ist.

Eine Million Röntgenquellen, die die Natur des heißen Universums offenbaren – das ist der beeindruckende Ertrag der ersten vollständigen Himmelsdurchmusterung mit dem eROSITA-Teleskop an Bord der SRG-Raumsonde. „Dieses Bild des kompletten Himmels ändert völlig die Art und Weise, wie wir das energiereiche Universum betrachten“, sagt Peter Predehl, der leitende Wissenschaftler von eROSITA am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE). „Wir sehen einen enormen Reichtum an Details – die Schönheit der Bilder ist wirklich überwältigend.“

Die erste vollständige Himmelsdurchmusterung von eROSITA ist etwa viermal tiefer als die vorherige Karte des gesamten Röntgenhimmels durch das ROSAT-Teleskop vor 30 Jahren und liefert etwa zehnmal mehr Quellen: etwa so viele, wie von allen bisherigen Röntgenteleskopen zusammen entdeckt wurden. Und während die meisten Klassen astronomischer Objekte Röntgenstrahlen aussenden, sieht das heiße und energiereiche Universum ganz anders aus als durch optische oder Radioteleskope. Außerhalb unserer Heimatgalaxie sind die meisten eROSITA-Quellen aktive Kerne von Galaxien in kosmologischen Entfernungen, bei denen supermassereiche Schwarze Löcher Materie akkretieren. Daneben gibt es auch Galaxienhaufen, die als ausgedehnte Röntgenhalos erscheinen und dank des heißen Gases leuchten, das in den riesigen Ansammlungen aus dunkler Materie eingeschlossen ist. Das Bild des gesamten Himmels enthüllt aber auch die Struktur des heißen Gases in der Milchstraße selbst bis ins kleinste Detail sowie das zirkumgalaktische Medium, das sie umgibt und dessen Eigenschaften für das Verständnis der Entstehungsgeschichte unserer Galaxis von entscheidender Bedeutung sind. Die eROSITA-Röntgenkarte zeigt aber noch mehr: Sterne mit starken, magnetisch aktiven heißen Coronae, Röntgendoppelsterne, die Neutronensterne, Schwarze Löcher oder Weiße Zwerge enthalten, und spektakuläre Supernova-Überreste in unserer eigenen und anderen nahen Galaxien wie den beiden Magellanschen Wolken.

„Wir haben alle mit Spannung auf die erste Himmelskarte von eROSITA gewartet“, sagt Mara Salvato, die leitende Wissenschaftlerin am MPE um die eROSITA-Beobachtungen mit anderen Teleskopen über das gesamte elektromagnetische Spektrum hinweg zu kombinieren. „Große Himmelsbereiche wurden bereits bei vielen anderen Wellenlängen abgedeckt, und jetzt haben wir die entsprechenden Röntgendaten. Wir brauchen diese anderen Beobachtungen, um die Röntgenquellen zu identifizieren und ihre Natur zu verstehen.“ Die eROSITA Daten sind auch eine Fundgrube für seltene und exotische Phänomene, darunter zahlreiche Arten von Veränderlichen, wie z.B. Flares von kompakten Objekten, verschmelzende Neutronensterne und Sterne, die von Schwarzen Löchern verschluckt werden. „eROSITA sieht oft unerwartete Ausbrüche von Röntgenstrahlen vom Himmel“, fährt Salvato fort. „Wir müssen bodengebundene Teleskope sofort alarmieren, um zu verstehen, was dahintersteckt.“

Das Zusammensetzen des ersten kompletten Himmelsbildes war eine Mammutaufgabe. Bislang hat das Team etwa 165 GB an Daten, die von eROSITAs sieben Kameras gesammelt wurden, empfangen und verarbeitet. Während der Betrieb dieses komplexen Instruments im Weltraum, gemessen an den Datenmengen am Boden, relativ klein ist, stellt die Distanz eine besondere Herausforderung dar. „In Zusammenarbeit mit unseren Kollegen in Moskau, die die SRG-Raumsonde betreiben, überprüfen und überwachen wir täglich den Zustand des Instruments“, erklärt Miriam Ramos-Ceja, Mitglied des eROSITA-Operationsteams am MPE. „So können wir schnell auf alle Anomalien reagieren und gleichzeitig Daten mit einer Effizienz von ~97% sammeln. Es ist fantastisch, in Echtzeit mit einem Instrument kommunizieren zu können, das sich 1,5 Millionen Kilometer von uns entfernt befindet!“ Der Daten-Downlink erfolgt täglich. „Wir prüfen sofort die Qualität der Daten“, fährt sie fort, „bevor sie von den Teams in Deutschland und Russland weiterverarbeitet und analysiert werden.“

Während das Team nun damit beschäftigt ist, diese erste Karte des gesamten Himmels zu analysieren und die Bilder und Kataloge zu nutzen, um unser Verständnis der Kosmologie und der energiereichen astrophysikalischen Prozesse zu vertiefen, setzt das Teleskop seine Durchmusterung des Röntgenhimmels fort. „Das SRG-Observatorium beginnt nun seine zweite Himmelsdurchmusterung, die bis Ende dieses Jahres abgeschlossen sein wird“, sagt Rashid Sunyaev, leitender Wissenschaftler des russischen SRG-Teams. „Insgesamt planen wir, in den nächsten 3,5 Jahren sieben Karten wie dieses schöne Bild zu erhalten. Ihre kombinierte Empfindlichkeit wird um den Faktor 5 besser sein und von Astrophysikern und Kosmologen jahrzehntelang genutzt werden.“

Kirpal Nandra, Leiter der Abteilung Hochenergie-Astrophysik am MPE, fügt hinzu: „Mit einer Million Quellen in nur sechs Monaten hat eROSITA die Röntgenastronomie bereits revolutioniert, aber dies ist nur ein Vorgeschmack auf das, was noch kommen wird. Diese Kombination von Himmelsfläche und Tiefe transformiert alles. Wir untersuchen bereits jetzt ein kosmologisches Volumen des heißen Universums, das viel größer ist, als es bisher möglich war. In den nächsten Jahren werden wir in der Lage sein, noch tiefer zu gehen und zu erforschen, wo sich die ersten riesigen kosmischen Strukturen und supermassereichen Schwarzen Löcher gebildet haben.“

Weitere Informationen:
Am 11. Juni 2020 schloss das eROSITA-Teleskop seine erste Durchmusterung des gesamten Röntgenhimmels ab. Das am 13. Juli 2019 an Bord der SRG-Raumsonde gestartete Teleskop umkreist den zweiten Lagrange-Punkt des Erde-Sonne-Systems und befindet sich in einem kontinuierlichen Scan-Modus. Bei dieser ersten Himmelsdurchmusterung wurde jeder Punkt am Himmel für eine durchschnittliche Dauer von 150-200 Sekunden von eROSITA beobachtet. Die Regionen in der Nähe der Ekliptikpole, wo sich die vom Teleskop am Himmel gezogenen Großkreise schneiden, wurden viele Male überstrichen, wobei sich Belichtungen von bis zu einigen Stunden ansammelten. SRG wird den Himmel noch dreieinhalb Jahre lang scannen, wobei eROSITA sieben weitere Himmelsdurchmusterungen durchführen wird.

eROSITA ist das Hauptinstrument an Bord von SRG, einer gemeinsamen russisch-deutschen Wissenschaftsmission, die von der Russischen Weltraumagentur (Roskosmos) im Interesse der Russischen Akademie der Wissenschaften, vertreten durch ihr Weltraumforschungsinstitut (IKI), und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unterstützt wird. Die SRG-Raumsonde wurde von der Lavochkin Association (NPOL) und ihren Unterauftragnehmern gebaut und wird von NPOL mit Unterstützung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) betrieben.

Die Entwicklung und der Bau des Röntgeninstruments eROSITA wurden unter Federführung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) mit Beiträgen der Dr. Karl Remeis-Sternwarte der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg, der Sternwarte der Universität Hamburg, des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) und des Instituts für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen mit Unterstützung des DLR und der Max-Planck-Gesellschaft durchgeführt. Auch das Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn und die Ludwig-Maximilians-Universität München beteiligten sich an der wissenschaftlichen Vorbereitung von eROSITA.

Die hier gezeigten eROSITA-Daten wurden mit dem vom deutschen eROSITA-Konsortium entwickelten Softwaresystem eSASS verarbeitet.

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

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Quelle: ESA.

Astronomen gehen seit Jahrzehnten davon aus, dass sich das Universum in allen Richtungen gleich schnell ausdehnt. Eine neue Studie, die auf Daten der XMM-Newton-Mission der ESA, der NASA-Mission Chandra und des deutschen ROSAT-Röntgensatelliten (DLR) basiert, legt nahe, dass diese Schlüsselprämisse der Kosmologie falsch sein könnte.

Konstantinos Migkas, ein promovierter Astronom und Astrophysiker an der Universität Bonn, und sein Professor Thomas Reiprich wollten ursprünglich eine neue Methode verifizieren, mit der Astronomen die so genannte Isotropie-Hypothese überprüfen können. Nach dieser Annahme hat das Universum trotz einiger lokaler Unterschiede im Großmaßstab in jeder Richtung die gleichen Eigenschaften.

Diese Hypothese ist als Ergebnis einer gut etablierten Fundamentalphysik weithin anerkannt und wurde durch Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds gestützt. Dieser ist ein direkter Überrest des Urknalls und spiegelt den Zustand des Universums in seinen Anfängen, im Alter von nur 380 000 Jahren, wider. Die gleichmäßige Verteilung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds am Himmel deutet darauf hin, dass sich das Universum in diesen frühen Tagen schnell und mit gleicher Geschwindigkeit in alle Richtungen ausdehnte.

Im heutigen Universum ist dies jedoch möglicherweise nicht mehr der Fall.

„Gemeinsam mit Kollegen von der Universität Bonn und der Harvard University haben wir das Verhalten von über 800 Galaxienhaufen im heutigen Universum untersucht“, sagt Konstantinos. „Wenn die Isotropie-Hypothese richtig wäre, wären die Eigenschaften dieser Haufen über den ganzen Himmel gleichförmig. Aber wir sahen tatsächlich signifikante Unterschiede.“

Die Astronomen verwendeten Röntgen-Temperaturmessungen des extrem heißen Gases, das die Galaxienhaufen durchdringt, und verglichen die Daten damit, wie hell die Haufen am Himmel erscheinen. Haufen, auch Cluster genannt, mit gleicher Temperatur und in ähnlicher Entfernung sollten ähnlich hell erscheinen. Aber das ist nicht das, was die Astronomen beobachtet haben.

„Wir sahen, dass Cluster mit den gleichen Eigenschaften, mit ähnlichen Temperaturen, weniger hell zu sein schienen als das, was wir in einer Richtung des Himmels erwarten würden, und in einer anderen Richtung heller als erwartet“, sagt Thomas. „Der Unterschied war recht signifikant, etwa 30 Prozent. Diese Unterschiede sind nicht zufällig, sondern weisen ein klares Muster auf, das von der Richtung abhängt, in der wir am Himmel beobachtet haben.

Bevor das weithin akzeptierte kosmologische Modell, das die Grundlage für die Schätzung der Haufenabstände bildet, in Frage gestellt wurde, haben Konstantinos und seine Kollegen zunächst andere mögliche Erklärungen untersucht. Vielleicht könnte es unentdeckte Gas- oder Staubwolken geben, die die Sicht versperren und die Haufen in einem bestimmten Gebiet schwächer erscheinen lassen. Die Daten unterstützen dieses Szenario jedoch nicht.

In einigen Regionen des Weltraums könnte die Verteilung von Galaxienhaufen durch Massenströme beeinflusst werden, d.h. durch großräumige Materiebewegungen, die durch die Gravitationskraft extrem massiver Strukturen wie etwa großer Clustergruppen verursacht werden. Diese Hypothese erscheint aber auch unwahrscheinlich. Konstantinos fügt hinzu, dass die Ergebnisse das Team überrascht haben.

„Wenn das Universum wirklich anisotrop ist, und sei es auch nur in den letzten Milliarden Jahren, dann würde das einen gewaltigen Paradigmenwechsel bedeuten, denn die Richtung jedes Objekts müsste bei der Analyse seiner Eigenschaften berücksichtigt werden“, sagt er. „Zum Beispiel schätzen wir heute die Entfernung von sehr weit entfernten Objekten im Universum durch die Anwendung einer Reihe von kosmologischen Parametern und Gleichungen. Wir glauben, dass diese Parameter überall gleich sind. Aber wenn unsere Schlussfolgerungen richtig sind, dann wäre das nicht der Fall, und wir müssten alle unsere früheren Schlussfolgerungen noch einmal überdenken“.

„Das ist ein unglaublich faszinierendes Ergebnis“, kommentiert Norbert Schartel, XMM-Newton-Projektwissenschaftler bei der ESA. „Frühere Studien haben angedeutet, dass sich das gegenwärtige Universum möglicherweise nicht gleichmäßig in alle Richtungen ausdehnt, aber dieses Ergebnis – zum ersten Mal wurde ein solcher Test mit Galaxienhaufen im Röntgenlicht durchgeführt – hat eine viel größere Bedeutung und zeigt auch ein großes Potenzial für zukünftige Untersuchungen.“

Die Wissenschaftler spekulieren, dass dieser möglicherweise ungleichmäßige Effekt auf die kosmische Expansion durch dunkle Energie verursacht wird, der geheimnisvollen Komponente des Kosmos, die den Großteil – etwa 69% – seiner Gesamtenergie ausmacht. Über die dunkle Energie ist heute nur sehr wenig bekannt, außer, dass sie offenbar die Expansion des Universums in den letzten Milliarden Jahren beschleunigt hat.

Das geplante ESA-Teleskop Euclid, das Milliarden von Galaxien abbilden und die Ausdehnung des Kosmos, seine Beschleunigung und die Beschaffenheit der dunklen Energie untersuchen soll, könnte in Zukunft zur Lösung dieses Rätsels beitragen.

„Die Ergebnisse sind wirklich interessant, aber die in die Studie einbezogene Stichprobe ist noch relativ klein, um solch tiefgreifende Schlussfolgerungen zu ziehen“, sagt René Laureijs, Euclid-Projektwissenschaftler bei der ESA. „Das ist das Beste, was man mit den verfügbaren Daten machen kann, aber wenn wir das weithin akzeptierte kosmologische Modell wirklich überdenken würden, bräuchten wir mehr Daten.“

Und Euclid könnte genau das tun. Der Satellit, der 2022 gestartet werden soll, könnte nicht nur Beweise dafür finden, dass die dunkle Energie das Universum wirklich ungleichmäßig in verschiedene Richtungen ausdehnt, sondern wird den Wissenschaftlern auch ermöglichen, mehr Daten über die Eigenschaften einer großen Anzahl von Galaxienhaufen zu sammeln, die die derzeitigen Erkenntnisse unterstützen oder widerlegen könnten.

Weitere Daten werden demnächst auch von dem vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik gebauten Röntgeninstrument eROSITA kommen. Das Instrument an Bord des kürzlich gestarteten deutsch-russischen Satelliten Spektr-RG wird die erste vollständige Himmelsdurchmusterung im mittleren Röntgenbereich durchführen und sich auf die Entdeckung Zehntausender bisher unbekannter Galaxienhaufen und aktiver galaktischer Zentren konzentrieren.

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• Expansion des Universums

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Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: DLR, Spaceflight101, Twitter. Vertont von Peter Rittinger.

Nachdem er bereits seit Jahren an Höhe verloren hat, ist ROSAT (Röntgensatellit) zwischen 3:45 Uhr MESZ und 4:15 Uhr MESZ am Sonntagmorgen in die Erdatmosphäre eingetreten. Dabei sind große Teile von ihm verglüht. Ob Teile auf der Erde aufgeschlagen sind und ob diese Schäden verursacht haben, ist bis jetzt noch nicht bekannt.

Während des Eintrittsfensters führte der Orbit des Satelliten über den indischen Ozean sowie Teile von Asien (China und Myanmar). Genauere Daten über die Position und über möglicherweise betroffene Gebiete werden wahrscheinlich im Laufe des Tages veröffentlicht. Aktuelle Updates finden Sie dann auch auf unserer Homepage.

ROSAT war am 1. Juni 1990 an Bord einer Delta-II-Rakete gestartet worden und durchsuchte 9 Jahre lang den Himmel im Röntgen- und UV-Bereich. Dabei wurden über 125.000 neue Röntgenquellen gefunden, darunter viele Supernovaüberreste. Zu seinen Entdeckungen gehören auch Neutronensterne, die nur im thermischen Bereich strahlen und die Reflektion von Röntgenstrahlung am Mond. Zu den eher weniger erwarteten Ergebnissen gehörte unter anderem die Erkenntnis, dass Kometen trotz ihrer niedrigen Temperatur Röntgenstrahlung aussenden.

Ursprünglich war ROSAT für eine Einsatzdauer von 5 Jahren ausgelegt, diese wurde jedoch erheblich überschritten. 1998 kam es schließlich zu altersbedingten Ausfällen an Bord des Satelliten, die einen Forschungsbetrieb erschwerten. So fiel zuerst der primäre Sternsensor aus, woraus eine Fehlausrichtung mit resultierte. Wenige Monate später gab es aufgrund der Sättigung eines Drallrades erneut eine Fehlorientierung, wobei der hochauflösende Detektor für Röntgen- und UV-Strahlung (High Resolution Imager, HRI) schwer beschädigt wurde. Am 12. Februar 1999 schließlich wurde ROSAT abgeschaltet, da nun auch die Treibstoffvorräte nahezu verbraucht waren.

UPDATE: Wie das DLR bekannt gab, ist ROSAT über dem Golf von Bengalen, einem Randmeer des indischen Ozeans, eingetreten. Über Teile, die die Erdoberfläche erreicht haben und eventuellle Schäden ist weiterhin nichts bekannt.

Raumcon:

• Wiedereintritt ROSAT

Der Beitrag ROSAT ist zurück auf der Erde (Update) erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Raumfahrer.net, NASA, Altius Space Machines, 3sat – Hitec, Ernst-Mach-Institut Freiberg.

Diese Frage ist nach wie vor ungeklärt. Angesichts der unkontrollierten Abstürze der inaktiven Satelliten UARS (Upper Atmosphere Research Satellite) im September und ROSAT im Oktober 2011 rückt das Thema allerdings wieder mehr ins Bewusstsein der Öffentlichkeit und der Verantwortlichen. Angesichts einer Wolke aus Tausenden gefährlichen Teilen mit Abmessungen ab 2 cm wird dies langsam höchste Zeit.

Ungesteuerte Teile von Raumflugkörpern, ausgebrannte Raketenendstufen, abgeworfene Adapter und inaktive Satelliten können nicht wie die Internationale Raumstation oder aktive Satelliten ausweichen. Ergeben die Berechnungen verschiedener Institutionen in den USA, in der ESA oder in Russland eine Kollision, so ist man machtlos, etwas dagegen zu unternehmen. Jede Kollision erzeugt aber einen Schauer neuer Trümmer, die zwar kleiner sind, dennoch das Risiko für weitere Kollisionen bedeutend erhöhen.

Dies bedeutet nicht nur eine Gefahr für Menschen an Bord von Raumschiffen oder Raumstationen sondern vor allem für die Funktionsdauer aktiver Satelliten, auch die kommerzieller Unternehmen. Manches Szenario sieht sogar die Gefahr, dass die Raumfahrt in absehbarer Zeit ganz eingestellt werden muss, da eine Kettenrekation von Kollisionen die Anzahl gefährlicher Trümmer exlosionsartig ansteigen lassen kann.

Mittlerweile existieren Richtlinien zur Müllvermeidung. So sollen Satelliten vor dem Erreichen ihres Funktionsendes aus häufig genutzten Bahnen wie dem Geostationären Orbit mit eigenem Antrieb auf einen Friedhofsorbit gebracht werden. Auch soll bei neuen Raketenstarts weiterer Müll so weit wie möglich vermieden werden. Um unkontrollierbare Explosionen zu vermeiden, werden nicht verbrauchte Treibstoffe in Raketenend- und Oberstufen ins Weltall abgelassen und nicht mehr benötigte Batterien komplett entladen. Dies bringt aber wohl nur eine geringe Entlastung.

Auch die Konstruktion spezieller, mehrlagiger Schutzschichten für neue Raumflugkörper ist nur eine bedingt geeignete Therapie. Kollidiert ein kleines Schrottteilchen in der Größenordnung um 1 Millimeter mit einem derartigen Schild, so soll zum einen das Teilchen in kleinere zerschlagen, gebremst und schließlich durch eine Schicht zum Stillstand gebracht werden. Zum anderen sollen aber auch die durch den Zusammenprall neu entstehenden Teilchen des Schildes aufgefangen werden und keine neue Gefahr bilden. Bei unkontrollierten nichtabsorbierenden Kollisionen entsteht in der Regel mindestens die Zehnfache Menge neuer Teilchen.

Konsequenz aus diesen Tatsachen ist, dass bereits vorhandene Teile eigentlich entfernt werden müssten. Bei größerem Schrott, wie ausgedienten Satelliten oder alten Raketenstufen ließe sich dies sogar bewerkstelligen. So arbeiten verschiedene Stellen weltweit an Verfahren, an einem solchen Teil anzukoppeln und mit dem Antrieb des ankoppelnden Fahrzeugs die Bahn des Schrotts so zu ändern, dass er möglichst schnell kontrolliert in die Erdatmosphäre eintritt und dabei verglüht. Falls nicht alle Teile verglühen, bietet ein kontrollierter Absturz die Möglichkeit einer gefahrlosen Entsorgung in unbewohnten Gebieten. Auf diese Weise wurden 2001 auch die mehr als 100 Tonnen der russischen Raumstation Mir beseitigt.

Am Ernst-Mach-Institut in Freiburg, wo man auch an Schutzschilden für Raumfahrzeuge forscht, wird die Idee verfolgt, an den Düsen des Antriebssystems ausgedienter Satelliten anzukoppeln. Ein spezieller Dorn würde in die Öffnung zwischen Düse und Brennkammer eindringen und sich anschließend hier verhaken oder verkeilen. Danach könnte man den Satelliten „abschleppen“.

Beim US-Unternehmen Altius Space Machines entwickelt man dagegen einen „klebrigen“ Greifer, der an beliebigen Oberflächen haften könnte. Bei Annäherung und Berührung einer beliebigen Fläche aus leitendem oder nichtleitendem Material werden in diesem Ladungstrennunen induziert, die dafür sorgen, dass die elektrostatische Anziehung unterschiedlicher Ladungen etwas stärker ist als die Abstoßung gleichartiger. Die sogenannte Elektroadhäsion führt also immer zu Anziehung.

Andere Unternehmen setzen ihre Hoffnungen in kleine Sonnensegelsatelliten, die an einem Schrottteil festmachen und mit ihrer großen Oberfläche den Luftwiderstand bedeutend erhöhen könnten. Dadurch könnten Teile, die auf niedrigen Umlaufbahnen fliegen, in denen die Hochatmosphäre der Erde noch eine nennenswerte Bremswirkung aufweist, schneller zum Absturz gebracht werden und so das Kollisionsrisiko im All mindern. Ein Beispiel dafür ist Nanosail.

Bleibt die Frage, wer die erheblichen Kosten für derartige Missionen tragen soll. Darauf kann es nur eine international verbindliche Antwort geben. Zum einen muss bei neuen Missionen die gefahrlose Entsorgung des Satelliten bereits ins technische Konzept und ins finanzielle Kalkül gezogen werden. Zum zweiten sollten zumindest besonders gefährliche Objekte durch gemeinsam finanzierte Aktionen entfernt werden. Dazu sind konkrete Schritte erforderlich, die in den zuständigen Gremien endlich zielgerichtet in Angriff genommen werden müssen.

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• Wiedereintritt ROSAT
• UARS – Absturz September 2011
• Weltraummüll gefährdet Raumfahrt

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: CXC.

Wenngleich das amerikanische Röntgenteleskop Chandra natürlich in erster Linie zur Beobachtung extremer kosmischer Phänomene außerhalb unseres Sonnensystems vorgesehen ist lassen sich damit doch auch neue Erkenntnisse über sehr nah gelegene und überhaupt nicht extreme Objekte wie unseren Mond gewinnen. Im Juli 2001 wurde Chandra auf den Mond gerichtet und stellte eine vor allem von der durch die Sonneneinstrahlung beleuchteten Hälfte unseres Trabanten ausgehende Röntgenstrahlung fest.

Das alleine ist für die Wissenschaftler der Chandra-Mission noch keine neue Erkenntnis. Der diese vom Mond emittierte Röntgenstrahlung verursachende Prozess nennt sich Fluoreszenz und ist seit langer Zeit wohlbekannt. Im Falle des Mondes ist solare Röntgenstrahlung der Initiator dieses Prozesses, denn sie schlägt aufgrund der ihr eigenen hohen Energie Elektronen aus den inneren Bereichen der Atome heraus. Dadurch werden diese Atome jedoch in einen stark instabilen Zustand versetzt, der nur durch das Auffüllen der entstandenen „Lücke“ beendet werden kann. Dies geschieht, indem beinahe sofort andere Elektronen „eingefangen“ werden, und bei diesem Vorgang wird ein Teil der Energie dieser Elektronen in Röntgenstrahlung umgewandelt, die wiederum von Chandra beobachtet werden kann.

Durch Analyse der aufgefangenen lunaren Röntgenstrahlung konnte das Vorkommen verschiedener Elemente wie Sauerstoff, Magnesium, Aluminium und Silizium in weiten Bereichen der Mondoberfläche bestätigt werden. Die Verteilung und das Vorkommen dieser Elemente ist wiederum ein neuer Mosaikstein bei der Beantwortung der Frage, wie unser Mond entstanden ist. Die derzeit populärste Theorie nimmt an, dass in der Frühzeit unseres Planeten vor 4,5 Milliarden Jahren eine Kollision mit einem anderen Himmelskörper stattgefunden hat, der in etwa die Größe des Planeten Mars gehabt haben soll. Die aus dieser gigantischen Katastrophe entstandene, die Erde umkreisende Trümmerwolke soll sich dann im Laufe vieler Millionen Jahre zu unserem Mond verdichtet haben. Durch Vergleich des Vorkommens und der Verteilung verschiedener Elemente auf Mond und Erde kann diese Theorie unterstützt werden – oder auch nicht.

„Wir haben Mondproben von den sechs weit verteilten Apollo-Landestellen, aber Fernerkundung mit Chandra kann ein viel größeres Gebiet abdecken“, so Jeremy Drake vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge (USA). „Es ist abgesehen von Vor-Ort-Untersuchungen die nächstbeste Methode, und sie ist sehr schnell und kosteneffektiv.“ Die vor wenigen Tagen gestartete europäische Mondsonde SMART-1 hat ebenfalls einen Röntgenstrahlenspektrometer an Bord, der durch Analyse der Fluoreszenz-Röntgenstrahlung der Mondoberfläche ihre Zusammensetzung analysieren soll. Aufgrund der ungleich geringeren Entfernung zum Mond wird SMART-1 allerdings in der Lage sein, eine deutlich besser aufgelöste Karte der chemischen Elemente in der Mondoberfläche zu erstellen.

Ganz nebenbei hat die vor zwei Jahren stattgefundene Mondbeobachtung wahrscheinlich auch ein Rätsel gelöst, dass durch den Anfang der 1990er Jahre aktiven deutschen Röntgenstrahlen-Satelliten ROSAT aufgeworfen worden ist. Verschiedene Beobachtungsdaten von ROSAT – übrigens der leistungsfähigste Vorgänger von Chandra – hatten Röntgenstrahlenemissionen auf der Nachtseite des Mondes nahe gelegt, was sich die Wissenschaftler nicht erklären konnten. Doch mit Hilfe von Chandra scheint die Lösung des Rätsels gefunden worden zu sein: Es gab niemals ein Rätsel.

„Unsere Resultate zeigen deutliche Anzeichen dafür, dass die so genannten Dark Moon X-Rays nicht von der dunklen Seite des Mondes stammen. Das beobachtete Röntgenspektrum, die Intensität der Röntgenstrahlen und die Veränderung der Röntgenstrahlungsintensität im Zeitverlauf können samt und sonders durch Emissionen der äußersten Erdatmosphäre erklärt werden, durch die Chandra fliegt“, so Brad Wargelin vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Demnach hätte ROSAT seinerzeit also eine Röntgenstrahlung registriert, die nicht auf dem Mond, sondern in den obersten, mehrere zehntausend Kilometer über der Erdoberfläche befindlichen Schichten der Erdatmosphäre entstanden war, als energiereiche Partikel des so genannten Sonnenwinds mit Atomen dieser extrem dünnen Atmosphärenschichten kollidiert sind.

Der Beitrag Mondforschung einmal anders erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von 29.06.2002 / Autor:. Quelle: Druckansicht.

Schon lange ist den Astronomen Jupiter als eine Röntgenstrahlenquelle bekannt. Das seit 1999 im Erdorbit operierende Röntgenstrahlen-Teleskop Chandra hat nun jedoch entdeckt, dass etwa alle 45 Minuten ein Röntgenstrahlen-Puls in Gigawattstärke von Jupiter ausgehend durch unser Sonnensystem rast.

Zuerst entdeckte im Jahr 1979 der Röntgenstrahlensatellit Einstein der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA, dass Jupiter Röntgenstrahlen emittiert. Der deutsche Röntgenstrahlensatellit ROSAT konnte diese Entdeckung dann im Jahr 1992 bestätigen. Die Beobachtungsinstrumente beider Satelliten konnten aufgrund der zur Verfügung stehenden maximalen Auflösung die Strahlungsquelle jedoch nur grob in der nördlichen Hemisphäre des Planeten lokalisieren, ohne genauere Angaben zuzulassen. Schon damals jedoch vermuteten einige Wissenschaftler, dass riesige Auroras oder Nordlichter um die Polarregion von Jupiter herum die Quelle für die beobachtete Röntgenstrahlung sein könnten.

Im Vergleich zu den Nordlichtern der Erde sind diejenigen des Jupiter beeindruckend: Mehrere hundert- bis tausendmal so energiereich und im Durchmesser doppelt so groß wie unser gesamter Heimatplanet! Die physikalische Ursache hingegen ist bei beiden Planeten identisch: In beiden Fällen werden Luftmoleküle zum Leuchten angeregt, indem Elektronen und Ionen (geladene Atome) in die oberen Atmosphärenschichten eindringen und mit ihnen kollidieren, was die faszinierend über den Himmel geisternden Lichterscheinungen zur Folge hat. Da die Flugbahnen sowohl von Elektronen wie auch von Ionen durch Magnetfelder beeinflusst werden, treffen sie vorwiegend an den Polarregionen auf die Atmosphäre beider Planeten, da dort die magnetischen Feldlinien in Richtung der magnetischen Pole auf die Planetenoberflächen zulaufen.

Einen wesentlichen Unterschied zwischen Erde und Jupiter gibt es allerdings, denn die Quelle der Elektronen und Ionen ist nicht identisch. Während irdische Nordlichter vorwiegend durch den so genannten Sonnenwind (ein permanent von der Sonne ausgehender Strom geladener Teilchen) gespeist werden, hilft im Falle des Jupiter sein Mond Io – der innerste der vier großen galileischen Monde – aus. Die vielen seine Oberfläche bedeckenden Vulkane speien ständig ionisierte Sulfat- und Sauerstoffatome aus, die dann entlang von Feldlinien der gigantischen Jupiter-Magnetosphäre von Io zum Planeten transportiert werden und dort eine weitere Beschleunigung durch lokale elektrische Felder oberhalb der Aurorazone des Planeten erfahren.

Als nun die hochauflösende Kamera von Chandra Ende 2000 für 10 Stunden auf Jupiter gerichtet wurde erwarteten die Projektwissenschaftler, dass der riesige Aurora-Ring als Quelle der Röntgenstrahlung der nördlichen Jupiter-Hemisphäre ausgemacht werden würde; eine nahe liegende Vermutung, ist doch schon die um Größenordnungen schwächere Aurora unseres Planeten eine solche Strahlungsquelle. Stattdessen jedoch entlarvte das Röntgenteleskop einen in unmittelbarer Nähe des magnetischen Nordpols von Jupiter gelegenen „Hot Spot“ als Röntgenquelle, die zudem noch pulsierte!

Die Ursache für dieses Pulsieren – dessen Periode nicht konstant bei 45 Minuten liegt, sondern unregelmäßig um ein paar Prozent um diesen Wert herum schwankt – ist den Astronomen noch unklar. Erstaunlicherweise haben die Raumsonden Galileo und Cassini, die sich zur Zeit der Chandra-Aufnahmen innerhalb und außerhalb der Jupiter-Magnetosphäre aufhielten, bei ihren Messungen verschiedenster physikalischer Größen keinerlei Schwankungen festgestellt, die sich mit diesem Pulsieren in Verbindung bringen ließen. Allerdings haben Galileo und Ulysses in der Vergangenheit Radioimpulse gemessen, die ebenfalls mit einer 45-minütigen Periode wiederkehrten.

Eine Spekulation besagt, dass Ionen zwischen dem Nord- und Südpol des Planeten hin- und herprallen könnten. Die Anhänger dieser Theorie verweisen darauf, dass einige sich schnell bewegende Partikel gerade die beobachteten rund 45 Minuten für ihren Weg vom Nord- zum Südpol brauchen würden. Wenn eine derartig pulsierende Strahlungsquelle auch noch am Südpol des Planeten ausgemacht werden würde, wäre dies natürlich eine starke Bestätigung für diese Theorie. Allerdings gestaltet sich der Nachweis schwierig, da der Südpol des Jupiters von der Erde aus nur schlecht zu sehen ist.

Als nächsten Schritt planen die Wissenschaftler, Spektren der von dem „Hot Spot“ ausgehenden Röntgenstrahlung zu gewinnen. Wenn sich dann vulkanische Elemente wie Sulfat und Sauerstoff finden lassen ist klar, dass Io in dem Prozess involviert ist – obwohl auch dann die Frage noch unbeantwortet ist, wie genau das Pulsieren zustande kommt.

Der Beitrag Röntgenstrahlenquelle Jupiter erschien zuerst auf Raumfahrer.net.