Start von eROSITA läutet neue Ära der Röntgenastronomie ein

Das MPE-Teleskop wird unsere Sicht auf das sich stetig ändernde, heiße Universum revolutionieren.

13. Juli 2019

Am 13. Juli 2019 um 14:31 Uhr wurde die Raumsonde Spektrum-Roentgen-Gamma (SRG) erfolgreich vom Kosmodrom in Baikonur gestartet. Mit an Bord ist das Röntgenteleskop eROSITA, das von einem Konsortium deutscher Institute unterstützt vom DLR unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) entwickelt und gebaut wurde. Auf dem Weg zu einer L2-Umlaufbahn, 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, wird eROSITA in den nächsten vier Jahren eine Durchmusterung des gesamten Röntgenhimmels durchführen und damit die erste vollständige Himmelskarte im mittleren Röntgenbereich erstellen.

Das Röntgenteleskop eROSITA besteht aus sieben Spiegelmodulen mit je 54 ineinander verschachtelten, goldbeschichteten Spiegelschalen.

„Wir haben eROSITA gebaut, um den Röntgenhimmel auf eine ganz neue Art zu sehen, und um damit die Geheimnisse der Kosmologie und der Schwarzen Löcher zu lüften“, erklärt Projektleiter Peter Predehl. „Dies ist der Moment, in dem die jahrelangen, intensiven Bemühungen des gesamten Teams Früchte tragen.“

eROSITA ist Teil der russisch-deutschen Raumfahrtmission Spektrum-Roentgen-Gamma (SRG), zu der auch das russische ART-XC-Teleskop gehört. Das Röntgenteleskop eROSITA wurde am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) unter der Leitung von Peter Predehl entwickelt und gebaut, zusammen mit mehreren Universitätsinstituten. Sein Ziel ist es, eine tiefe Untersuchung des gesamten Röntgenhimmels durchzuführen. Im weichen Röntgenbereich (0,5-2 keV) wird es mehr als 20-mal empfindlicher sein als die ROSAT-Himmelsdurchmusterung, die ebenfalls vom MPE geleitet wurde; im harten Röntgenbereich (2-10 keV) wird es die allererste Himmelskarte bei diesen Energien erstellen. Über einen Zeitraum von vier Jahren erwarten die Wissenschaftler, dass eROSITA 100.000 Galaxienhaufen finden wird sowie mehrere Millionen aktive Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien und viele seltene Objekte wie z.B. isolierte Neutronensterne. In seinem ersten Jahr wird eROSITA mehr neue Röntgenquellen entdecken, als die Astronomen in der gesamten, mehr als 50 Jahre alten Geschichte der Röntgenastronomie bisher gesehen haben.

Im Fokus jedes Spiegelmoduls befindet sich eine eigens entwickelte, hoch-empfindliche Röntgenkamera.

„Das wissenschaftliche Hauptziel von eROSITA ist es, die großräumige Struktur des Universums zu kartieren und herauszufinden, wie diese Strukturen im Verlauf der kosmischen Zeit wachsen. Dies könnte uns dabei helfen, die Geheimnisse der rätselhaften Dunklen Energie zu entschlüsseln, die das Universum auseinander treibt“, erklärt eROSITA-Projektwissenschaftler Andrea Merloni, MPE. „Die Galaxienhaufen, mit denen sich diese Struktur nachverfolgen lässt, sind gefüllt mit einem Millionen von Grad heißen Gas. Um dieses direkt beobachten zu können, braucht man ein Röntgenteleskop. Da eROSITA den kompletten Himmel abdecken wird, können wir genügend viele Galaxienhaufen vermessen um die Geschichte ihres Wachstums sehr genau zu rekonstruieren. Dies wiederum wird uns etwas über die Menge und vielleicht auch die Natur der dunklen Energie und dunklen Materie verraten."

Die Beantwortung dieser Fragen erfordert ein sehr empfindliches Röntgenteleskop: eROSITA verfügt über sieben identische „Röntgenaugen“, die jeweils ein Spiegelmodul mit 54 verschachtelten Spiegelschalen und eine Röntgenkamera im Fokus kombinieren. Die Oberfläche jeder Spiegelschale muss extrem glatt sein – die Oberflächenrauigkeit beträgt 0,3 Nanometer – und ist mit Gold beschichtet, um das Reflexionsvermögen für einen streifenden Einfall der Röntgenstrahlen zu erhöhen. Die ebenfalls am MPE entwickelten und gebauten speziellen Röntgenkameras enthalten extrem empfindliche Röntgen-CCDs aus hochreinem Silizium, die im Halbleiterlabor der Max-Planck-Gesellschaft gefertigt wurden, für ein Sichtfeld mit einem Durchmesser von 1 Grad.

Die beiden Röntgenteleskope eROSITA und ART-XC bilden zusammen die deutsch-russische Raumfahrtmission Spektrum-Röntgen-Gamma.

Dieses große Sichtfeld wird es eROSITA ermöglichen, die erste vollständige Himmelskarte im mittleren Röntgenbereich bis 10 keV mit bisher unerreichter spektraler und räumlicher Auflösung durchzuführen. Etwa drei Monate nach dem Start wird das Teleskop seinen Orbit um L2, den zweiten Lagrangepunkt des Erde-Sonne-Systems, erreichen. Nach Positionierung, Kalibrierung und Funktionstests wird es die nächsten vier Jahre den Himmel scannen, wobei in sechs Monaten eine komplette Karte des gesamten Himmels entsteht und durch nachfolgende Beobachtungen vertieft wird. Im Anschluss werden noch mehrere Jahre lang Punkt-Beobachtungen möglich sein. Die eROSITA-Weltraumoperationen werden durch zwei große Funkantennen in Russland und zwei Wissenschaftszentren unterstützt, eines bei IKI in Moskau, das andere am MPE in Garching.

„Dieses Jahr sahen wir das erste Bild eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer Galaxie. eROSITA wird uns sagen, wann und wo dieses Monster und Millionen andere im Laufe der kosmischen Zeit gewachsen sind. Es ist atemberaubend, wie weit unser Verständnis des Universums bereits fortgeschritten ist – meist mit Hilfe von neuen Instrumenten und bahnbrechenden Technologien. eROSITA steht dabei an der Spitze und ich bin unglaublich stolz auf das Team, das dieses zur Realität werden lies“, stellt Kirpal Nandra, Direktor der Hoch-Energie-Gruppe am MPE, fest.

Der Leiter dieses Teams, Peter Predehl, fügt hinzu: „Dieses Projekt war nur möglich mit viel Erfahrung und ständig neuen Technolgien, um viele Probleme zu lösen – die uns nicht nur einige schlaflose Nächte sondern sogar einige Alpträume beschert haben. Aber heute wird ein Traum wahr!“

Entwicklung und Bau des Röntgenteleskops eROSITA wurde vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik geleitet mit Beiträgen des Instituts für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen, des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP), des Universitätsobservatoriums Hamburg und der Dr. Karl Remeis Sternwarte Bamberg mit Unterstützung des deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR. Die Ludwig-Maximilians-Universität München und das Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn sind zudem an der Vorbereitung der Wissenschaft mit eROSITA beteiligt. Das russische Partner-Institut ist das Space Research Institute IKI, Moskau; technisch verantwortlich für die gesamte Mission ist die Firma NPOL, Lavochkin Association, in Khimky bei Moskau, wobei SRG ein gemeinsames Projekt der russischen und deutschen Raumfahrtagenturen, Roskosmos und DLR, ist.

Die Mission von eROSITA

Diese Animation zeigt, wie eROSITA den Röntgenhimmel kartografieren wird, wenn das Teleskop in seinem Orbit um den Punkt L2 angekommen sein wird.

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