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CGRO feiert 25-jähriges Jubiläum

20. Juni 2016

Die seinerzeit schwerste astrophysikalische Nutzlast, die je ins All gebracht wurde, war das Compton Gamma Ray Observatory CGRO, eines der vier "großen Observatorien" der NASA, an dem das MPE mit zwei der vier Instrumente an Bord beteiligt war. CGRO wurde am 5. April 1991 an Bord der Raumfähre Atlantis gestartet und die NASA feiert die Entdeckungen, die mit diesem Observatorium bei höchsten Energien gemacht wurden, am 23. Juni 2016 in einer offiziellen Zeremonie im Goddard Besucherzentrum.

<p>Das Gamma Ray Observatory war die seinerzeit schwerste wissenschaftliche Nutzlast, die je in eine Umlaufbahn gebracht wurde. MPE lieferte zwei Instrumente: COMPTEL und EGRET.</p> Bild vergrößern

Das Gamma Ray Observatory war die seinerzeit schwerste wissenschaftliche Nutzlast, die je in eine Umlaufbahn gebracht wurde. MPE lieferte zwei Instrumente: COMPTEL und EGRET.

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Für das 16-Tonnen-Observatorium lieferte das MPE wesentliche Beiträge für zwei der vier Instrumente: das abbildende Compton-Teleskop COMPTEL für niedrigere Gamma-Energien und das „Energetic Gamma-Ray Experiment“ Teleskop (EGRET) für die höchsten Energien. CGRO erstellte die erste vollständige tiefe Himmelsdurchmusterung im gesamten Gammastrahlungsbereich. Viele neue, bisher unbekannte Quellen wurden entdeckt - etwa 270 von EGRET und etwa 40 von COMPTEL. Einige Quellen konnten Pulsaren oder variablen aktiven galaktischen Kernen zugeordnet werden, aber es blieb auch eine große Zahl nicht identifiziert.

Als führendes PI-Institut war das MPE verantwortlich für die endgültige Integration und Tests des COMPTEL-Instruments. Bild vergrößern
Als führendes PI-Institut war das MPE verantwortlich für die endgültige Integration und Tests des COMPTEL-Instruments.

Das COMPTEL Instrument basierte auf dem doppelten Compton-Effekt, d.h. es waren zwei nahezu gleichzeitige Wechselwirkungen erforderlich, wodurch das Hintergrundrauschen stark unterdrückt war. Ein ankommendes hochenergetisches Gammastrahlen-Photon streute zuerst mit einem Elektron im vorderen Detektormodul und ein zweites Mal in der Szintillator-Ebene auf der Rückseite. Beide Energien und der Winkel zwischen den beiden Streuungen wurden gemessen und daraus eine Karte mit den Quellenpositionen bei verschiedenen Energien konstruiert. COMPTEL lieferte die allerersten vollständigen Himmelskarten bei Kontinuumsstrahlung im Energiebereich von 1-30 MeV und konnte Radioaktivität in der Milchstraße nachweisen. Insbesondere entdeckte es eine Gamma-Linie aus dem Zerfall eines Aluminium-Isotops - ein eindeutiges Zeichen für Supernova-Explosionen.

COMPTEL und EGRET entdeckten viele bisher unbekannte Gamma-Quellen. Bild vergrößern
COMPTEL und EGRET entdeckten viele bisher unbekannte Gamma-Quellen.

EGRET war ein Funkenkammer-Instrument, das entwickelt wurde den Energiebereich von 20 MeV bis etwa 30 GeV abzudecken. Dabei kam ein mehrschichtiges Funkenkammersystem mit dünnen Platen zum Einsatz, um Gammastrahlen über die Elektron-Positron-Paar-Erzeugung nachzuweisen, sowie ein Kalorimeter mit Nal(TI) um eine gute Energieauflösung über einen weiten Dynamikbereich zu liefern. Eine der wichtigsten wissenschaftlichen Errungenschaften mit EGRET ist die Entdeckung von Blazaren im Gammastrahlenhimmel, einer bestimmten Art von Quasaren, die einen Strahl relativistischer Teilchen in Richtung des Betrachters aussenden.

Rund ein Jahrzehnt nach dem Start der CGRO-Mission endete sie am 4. Juni 2000 mit dem programmierten Wiedereintritt des Satelliten in die Atmosphäre, nachdem eines der drei Gyroskope an Bord ausgefallen war. CGRO hinterlässt jedoch ein enormes Erbe: Es lieferte nicht nur viele "Premieren", wie die Himmelskarte, sondern legte auch die Grundlagen für aktuelle Gamma-Satellitenmissionen wie Integal, Swift oder Fermi.