3.3 Röntgenastronomie / X-Ray Astronomy
Drei Jahre nach der endgültigen Außerbetriebnahme von ROSAT wurden auch die letzten Beobachtungsdaten freigegeben; damit ist das Datenarchiv nun vervollständigt, sowie auf Konsistenz und Fehlerfreiheit überprüft. Die Basisdaten umfassen 40 Gbyte bzw. fast 900 Millionen einzelne Photonen aus mehr als 25.000 Stunden Beobachtungszeit. Dazu kommen noch einmal 23 Gbyte aus der Durchmusterung. Für alle Beobachtungen wurden die Ergebnisse der Standardanalyse visuell überprüft. Alle Quell-Listen wurden mit den Ergebnissen der Überprüfung freigegeben. Der PSPC-Quellkatalog der pointierten Beobachtungen enthält 116.259 Einträge und überdeckt 17.3% des Himmels. Der HRI-Quellkatalog enthält 131.902 Einträge und überdeckt 1.94% des Himmels. Eine Reihe von Quellen sind dabei doppelt eingetragen. Insgesamt schätzen wir die Gesamtzahl der von ROSAT gefundenen Quellen auf etwa 200.000.	Three years after the final shutdown of ROSAT, we have released the last observing data sets; the data archive is now complete and checked on consistency and correctness. There are 40 Gbyte of primary data or almost 900 million individual photons measured during more than 25.000 hours of observations. In addition, the archive contains 23 Gbyte of survey data. We have checked visually the results of the standard analysis for all observations. Source lists and the check results are released. The PSPC source catalogue of the pointed observations contains 116.259 entries. The PSPC observations cover 17.3% of the entire sky. The HRI source catalogue comprises 131.902 entries and covers 1.94% of the sky. A number of sources appear twice in the entry list. Therefore we estimate the number of sources found with ROSAT to be about 200.000.
Die optische Identifizierung von ROSAT-Quellen mit Hilfe des SLOAN Digital Sky Survey (SDSS) wurde weitergeführt. SDSS führt derzeit eine vollständige Durchmusterung am Nordhimmel durch. Mittlerweile sind etwa 500 Quadratgrad (von insgesamt 10.000) der Durchmusterung im öffentlich zugänglichen Archiv. Die Identifikationsrate für AGN liegt bei etwa 1.5 pro Quadratgrad. In Garching wurde eine "mirror-site" der öffentlich zugänglichen Daten des SDSS eingerichtet; sie wird gemeinsam mit den Max-Planck-Instituten für Astrophysik (in Garching) und Astronomie (in Heidelberg) gewartet.	We have continued the optical identification of ROSAT X-ray sources with the aid of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Currently the SDSS performs a complete survey of the northern sky. About 500 (out of 10.000) square degrees are already accessible from the public archive. Currently about 1.5 AGN per square degree are identified. An European mirror site of the SDSS public data archive was set up in Garching and is maintained together with the Max-Planck-Institutes für Astrophysik (Garching) and Astronomie (Heidelberg).
Neben den ROSAT-Beobachtungen werden am MPE auch weiterhin Daten von anderen Röntgensatelliten wie ASCA, BeppoSAX und RXTE ausgewertet.	Apart from the ROSAT observations, scientists at MPE have also analysed data from other X-ray satellites such as ASCA, BeppoSAX and RXTE.
Die russische Raumstation MIR wurde im Frühjahr 2001 außer Dienst gestellt und im Pazifik versenkt. An Bord befand sich seit 14 Jahren unser stets funktionstüchtiges Instrument MIR-HEXE.	In spring 2001, the Russian space station was stopped and lowered into the Pacific together with our instrument MIR-HEXE which was still operational, even after 14 years on board.
Die Ende 1999 gestartete ESA-Mission XMM-Newton ist auch weiterhin voll funktionstüchtig. Wissenschaftler des MPE sind sowohl mit der Analyse der reichhaltigen Daten beschäftigt, allerdings auch immer noch mit der genauen Kalibration der Instrumente. Darüber hinaus betreuen wir die von uns gebaute Röntgen-Kamera bei eventuell auftretenden technischen Problemen.	The ESA-mission XMM-Newton, launched in late 1999, is still working perfectly. MPE scientists are busy with the analysis of the scientific data but also with the calibration of the instruments. Furthermore, in case of technical problems we are in charge of the X-ray camera which was developed at MPE.
Das Kernstück der EPIC pn-CCD Kamera bildet der im MPE/MPI-Halbleiterlabor entwickelte CCD Detektor mit einer aktiven Fläche von 6 cm x 6 cm. Die große Dicke der Siliziumscheibe und der Einfall der Strahlung auf die unstrukturierte Rückseite des Chips garantieren eine hohe Quantenausbeute im Energiebereich von 0.1 bis über 17 keV (Details siehe Jahresbericht 2000 und frühere).	The heart of the EPIC pn-CCD camera is a detector with an active area of 6 cm x 6 cm. This chip has been developed in our semiconductor laboratory. The large sensitive thickness of the chip and its backside illumination guarantees a high quantum efficiency over the whole energy band between 0.1 and 17 keV (for more details see previous annual reports).
Mit XMM-Newton wurden bereits über 1.000 einzelne Beobachtungen durchgeführt. Fast die Hälfte davon (49%) gehörten zu der den Instrumentgruppen garantierten Beobachtungszeit, 46% waren allgemeine Beobachtungen und 5% wurden für Kalibrationen verwendet. Routinemäßig werden dabei immer wieder dieselben Quellen beobachtet: die Supernovaüberreste N132D, Cas A und Vela, sowie die Quasare 3C273 und Mkn 421 zur Bestimmung der Ladungstransfer-Effizienz, und der Pulsar PSR0558 zur Messung des Zeitauflösungsvermögens. Das BL Lac Object PKS 2155-304 dient dem Vergleich mit dem amerikanischen Röntgenobservatorium Chandra. Die Sammelfläche der Teleskope zwischen 1 und 12 keV sind generell mit einer Genauigkeit von 5% bestimmt. Dies gilt allerdings (noch) nicht im Bereich der Absorptionskanten von Gold (dem Spiegelmaterial) sowie Silizium und Sauerstoff (CCD und Filter). Ein wichtiger Punkt ist die exakte Energieeichung des Detektors: die Energie einer Linie kann auf besser als 5 eV gemessen werden.	More than 1.000 individual observations have already been made with XMM-Newton. Almost the half of them (49%) belong to the program which guarantees observing time to the instrument developer groups, 46% are within the open time program and the rest (5%) are for calibration purposes. Within the calibration program, a couple of sources are observed routinely and repeatedly: the supernova remnants N132D, Cas A and Vela, as well as the quasars 3C273 and Mkn 421 serve for the determination of the charge transfer efficiency. With the pulsar PSR0558, the time resolution is measured, and the BL Lac object PKS 2155-304 is used for the cross calibration with Chandra. The effective area between 1 and 12 keV is known with an accuracy better than 5% apart from the neighbourhood of the absorption edges of gold (mirror coating) and the detector/filter materials silicon and oxygen. Another important point is the gain calibration: the energy of a spectral line can be measured with an accuracy of 5 eV.
Die Stromaufnahme eines der vier Quadranten war im September außerhalb des erlaubten Limits; die Kamera wurde daraufhin sofort abgeschaltet. Trotz umfangreicher Untersuchungen und Tests mit der Flugkamera und der Ersatz-Kamera konnten wir den Grund für dieses Fehlverhalten nicht finden. Als die Kamera nach einem Monat wieder eingeschaltet wurde, war die Stromaufnahme völlig in Ordnung. Sicherheitshalber haben wir aber Betriebsmoden für einen Betrieb mit lediglich drei Quadranten entwickelt und getestet.	In September 2001 we had a failure of the camera: the current of one of the four quadrants exceeded its allowable limit. The camera was switched off immediately. Despite of extensive investigations both with the flight detector and the spare model on ground, we could not find the reason for the failure. But all currents were within their limits when the camera was switched on again one month later. In parallel we have developed and tested contingency procedures for the operation with only three quadrants.
Einmal während der bisherigen Missionsdauer von 2 Jahren zeigten einige Pixel der EPIC pn-CCD Kamera innerhalb von 70 ms unerwartete Ausfälle. Wir vermuten, dass dies durch Einschläge von Mikrometeoriten zustande kam. Um den Mechanismus zu klären, wie solche Teilchen an der Oberfläche der XMM Spiegel reflektiert werden und den Detektor schädigen können, wurde ein Laborexperiment aufgebaut und am Staubbeschleuniger des Max-Planck-Instituts für Kernphysik betrieben. Es stellte sich heraus, dass bei der "Reflexion" von Teilchen an einer Spiegeloberfläche die Ausfallwinkel wesentlich kleiner als die Einfallswinkel sind, Mikrometeoriten also durch das Spiegelsystem bis zum Detektor gelangen können. Beim Test erzeugten die Staubteilchen am CCD ähnliche Schädigungen, wie wir sie im Orbit beobachteten (Abb. 3-9).	Only once during the two-year mission of XMM-Newton, some pixels of the EPIC pn-CCD camera failed unexpectedly within 70 msec. We suppose as reason for this failure that micrometeorites were impacting the CCD. In order to verify this assumption we have set up an experiment at the dust accelerator machine of the Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg. It has turned out that dust particles are "reflected" on mirror surfaces but exit the surface at much smaller angles than the incident beam. This shows that micrometeorites can penetrate the mirror system and reach the detector. The test particles have damaged the CCD-detector in a similar way as we observed it for the in-orbit camera (Fig. 3-9).
	Abb. 3-9: Einschlagkrater eines Staubkorns auf einer Siliziumscheibe. Die bei diesem Laborversuch verwendeten Eisenteilchen hatten Größen von kleiner als 1 µm und Geschwindigkeiten von ungefähr 5 km/sec. Fig. 3-9: Crater on a silicon wafer due to the impact of a dust particle. For this laboratory experiment, we have used iron particles with sizes below 1µm. Their velocities were about 5 km/sec.
Am XMM Science Centre (SCC) wurden weitere Verbesserungen von EPIC- und pn-Programmen gemacht und diese an die Weiterentwicklung der Kalibration angepasst. Diese wurden dann als Teil des Analysesystems "SAS" an die XMM-Newton Benutzer verteilt. Darüber hinaus haben wir für die SSC-Konsortiumsinstitute die Programme zur Qualitätskontrolle der Pipelineprodukte weiterentwickelt und auf bisher mehr als 160 Beobachtungen angewendet. Wir konnten daraus Verbesserungsvorschläge für das Pipeline-Processing erarbeiten.	At the XMM Science Centre (SCC) we continued to improve software packages for EPIC and the pn-CCD camera. The programs have adapted the improved calibration. We have distributed the final packages within the scientific analysis system "SAS" to the XMM-Newton users. We further developed methods for the quality control of the pipeline products and applied them to more than 160 different observations. We could derive a couple of suggestions for improving the pipeline processing.
Das Besondere an dem amerikanischen Röntgensatellit Chandra ist sein Winkelauflösungsvermögen von 0.5 Bogensekunden, welches Röntgenbilder von bisher unerreichter Schärfe ermöglicht. Unser Instrument, ein mit dem niederländischen Institut SRON in Utrecht entwickeltes Niederenergiespektrometer (Low Energy Transmission Grating, LETG) erlaubt spektral hochaufgelöste Beobachtungen in einem Energiebereich, der bisher kaum zugänglich war. Wir haben im Berichtszeitraum die Arbeiten an der Kalibration des Instruments fortgesetzt und mittlerweile eine exzellente Übereinstimmung der gemessenen Instrument-Effizienz mit Modellen erreicht.	The uniqueness of the X-ray observatory Chandra is its angular resolution of about 0.5 arcsec. This allows X-ray images of unprecedented quality and sharpness. Our instrument, a Low Energy Transmission Grating (LETG) spectrometer, which was designed and built together with the Dutch institute SRON in Utrecht, allows observations with high spectral resolution in an energy band which was hardly accessible so far. In 2001 we have continued the effort to calibrate the instrument accurately. Meanwhile we have achieved an excellent agreement between the measured instrument efficiency and models.
Wir untersuchen derzeit die Möglichkeit, eine Himmelsdurchmusterung im Mittelenergiebereich (0.5-10 keV) mit einem Teleskop auf der Internationalen Raumstation ISS durchzuführen. ROSITA ("Röntgen Survey with an Imaging Telescope Array") wird dabei, ähnlich wie bei der 1999 gescheiterten ABRIXAS-Mission, den Himmel mit sieben Teleskopen gleichzeitig durchmustern (Abb. 3-10). Der Detektor wird wieder eine röntgenempfindliche pn-CCD Kamera sein, allerdings weitgehend modernisiert im Vergleich zum Vorgänger auf XMM und ABRIXAS. Die ISS eignet sich im Prinzip für Himmelsdurchmusterungen sehr gut, da sie wie ein Flugzeug fliegt, d.h. ein fest ausgerichtetes Teleskop bei jedem Erdumlauf einen Großkreis am Himmel beschreibt. Lediglich in einer Achse quer zur Flugrichtung wird eine Verstellmöglichkeit benötigt. Weitere Vorteile eines solchen Teleskops auf der Raumstation liegen im Wegfall einer Reihe von Satellitenkomponenten. Dazu gehören die Stromversorgung inkl. der Solarpanel und der Batterie, große Teile der Lageregelung, sowie alle Telemetrie- und Telekommando-Übertragungseinrichtungen (Sender, Empfänger, Antennen). Andererseits hat die ISS auch Nachteile, da z.B. Streulicht von der Sonne, der Erde und Strukturteilen der Raumstation selbst schlecht unterdrückt werden kann. Auch die passive Kühlung des Detektors auf -80°C erweist sich wegen der relativ warmen Umgebung als problematisch.	Currently we are investigating the possibility of performing an all-sky survey within the medium energy range (0.5-10 keV) using a telescope mounted on the International Space Station (ISS). ROSITA ("ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array") will survey the whole sky with seven telescopes simultaneously, similar to the failed ABRIXAS mission (Fig. 3-10). The X-ray camera will again be a pn-CCD detector, which will be modified, however. Compared with XMM and ABRIXAS it will make use of state of the art electronics. In principle the ISS is excellently suited for an all-sky survey because it flies like an airplane: a fixed mounted telescope scans the sky along a great circle with every orbit. A coarse reorientation is necessary only in one axis perpendicular to the flight direction. But there are also other advantages: we do no longer need satellite components, such as the power control unit (incl. solar panels and batteries). We can also waive most parts of the attitude control system, the transmitters and antennas. On the other hand, there are also disadvantages: the suppression of straylight from the sun, the earth, and structural parts of the ISS itself is problematic as well as the passive cooling of the detector down to -80°C due to the relatively warm environment of the Space Station.
In einer ersten, kleinen Industriestudie konnten wir die prinzipielle Machbarkeit einer solchen Mission grundsätzlich nachweisen. In einer "Erweiterten Phase-A Studie" wollen wir nun Detailfragen der Akkomodation des Teleskops auf der Raumstation sowie der mechanischen und elektrischen Interfaces klären. Parallel dazu ist die Entwicklung des Detektors in vollem Gange. Seit August 2001 ist ein kleines Experiment auf dem russischen Servicemodul montiert, um die Kontaminationsgefahr eines Teleskops in der Umgebung der ISS zu bestimmen.	With the aid of a first study performed in industry, we could demonstrate the feasibility of such a mission. Now, within an "Extended Phase-A Study", we want to investigate in detail all questions concerning the accommodation of the telescope on the Space Station and of all the electrical and mechanical interfaces. In parallel, the development of the new detector has already been started. Since August 2001 we fly a little experiment mounted on the Russian Service Module of the ISS in order to determine the contamination environment of the Space Station.
Abb. 3-10: Schematische Darstellung des ROSITA Teleskops mit den sieben hexagonal angeordneten Spiegelmodulen und den sieben kreisförmig arrangierten Detektoren. Diese "schiefwinkelige" Konfiguration besitzt den Vorteil, dass alle Strahlengänge getrennt sind, Geisterbilder aufgrund falsch zugeordneter Photonen also vermieden werden können. Fig. 3-10: Schematic representation of the ROSITA telescope with the seven hexagonal arranged mirror modules and the seven individual detectors, arranged on a circle. Since all beam paths are well separated by this configuration, ghost images are avoided. Those ghosts could appear if photons are attributed to the wrong telescope.
Mit der langlebigen Mission XEUS (X-ray Evolving Universe Spectroscopy) ist geplant, massive Schwarze Löcher bei hohen Rotverschiebungen (~5-10) sowie großräumige Strukturen des heißen Universums spektroskopisch zu messen. Um dies zu erreichen, wird XEUS eine Sammelfläche von 30 m2 (bei 1 keV) mit einer räumlichen Auflösung von 2-5 Bogensekunden und einer Energieauflösung von 2 eV kombinieren. Im "Horizon 2000+" Langzeitplan des ESA-Wissenschaftsprogramms wird die Verfolgung von XEUS mit hoher Priorität empfohlen. Die Mission wird gegenwärtig wissenschaftlich und technisch studiert. Die Entwicklung der Röntgenspiegel geschieht in Fortsetzung der bewährten XMM-Newton Technologie. Abbildende kryogene Detektoren sorgen für hochauflösende Spektroskopie. XEUS wird in zwei Stufen realisiert: Zuerst wird ein 6 m2 Teleskop (XEUS-I) gestartet; dieses wird dann bis 2016 mit Hilfe der Infrastruktur der Space Station auf 30 m2 (XEUS-II) erweitert. Wegen der Brennweite von 50 m besteht die Mission aus zwei getrennten Satelliten, die in Formation der Satelliten mit einer Positionsgenauigkeit von ±1 mm fliegen. Die japanische Raumfahrtagentur ISAS nimmt an der Definitionsstudie teil. Dabei ist vorgesehen, dass ESA den Spiegelsatelliten, ISAS den Detektorsatelliten bereitstellt. Routinemäßiger Austausch der Detektormodule alle 4-5 Jahre erlaubt es, jeweils "state-of-the-art" Instrumente während der Missionsdauer von mehr als 25 Jahren einzusetzen. Wir tragen zur Definition des Spiegelsystems bei, außerdem planen wir seine Kalibrierung in unserer PANTER-Anlage und betreiben die Entwicklung moderner Halbleiterdetektoren (verbesserte pn-CCDs und DEPFET-Pixeldetektoren).	The X-ray Evolving-Universe Spectroscopy mission (XEUS) will be a long-lived X-ray observatory designed to spectroscopically observe massive accreting black holes at high redshift (~5-10) and the large-scale structure of the hot Universe. This is achieved via deep imaging (2-5 arcsec angular resolution) and spectroscopy (<2 eV resolution) with 30 m2 area at 1 keV. As part of the "Horizon 2000+" long term programme, XEUS is one of the established priorities of the ESA science program. The goal is to achieve the full mission capability by 2016. The mission is currently under study and technology development. The X-ray mirror development is an extension of the highly successful XMM-Newton technology. The high resolution spectroscopy is provided by cryogenic imaging instruments. XEUS is envisioned as a two stage mission, with the mirrors expanded from an initial 6 m2 (XEUS-I) launch configuration, to 30 m2 (XEUS-II) using the infrastructure provided by the International Space Station (ISS). The mission consists of separate mirror and detector spacecraft formation flying 50 m apart with ±1 mm precision. ISAS is participating in the mission definition study. The current baseline foresees ESA providing the mirror spacecraft and ISAS the detector spacecraft. Regular replacement of the detector spacecraft every 4-5 years allows state of the art instrumentation to be available for the >25 year lifetime of the mirror. We contribute to the definition of the mirror system, plan the calibration in our X-ray test facility PANTER and develop novel type semiconductor cameras such as advanced pn-CCDs and DEPFET pixel detectors which should provide a large field of view.
Im Spiegelentwicklungsprogramm für XEUS werden zusätzlich zu der bei XMM bewährten Nickel-Galvanoplastik auch eine Reihe von Leichtgewicht-Technologien untersucht. Damit die erwünschten Röntgeneigenschaften prinzipiell erreicht werden können, hat die Firma Carl Zeiss einen Mandrel aus Zerodur mit den geforderten XEUS Parametern (50 m Brennweite, 1-2" Figurenfehler) hergestellt. Einer der kritischen Punkte in der gesamten Entwicklung ist die Montierung der dünnwandigen Spiegelschalen, da sie im Orbit bei Temperaturen von -40°C ihre Genauigkeit erhalten sollen. Mit unserer PANTER-Testanlage unterstützen wir weiterhin diese Entwicklungen, in dem wir hochqualitative Röntgenmessungen an Testspiegeln durchführen. Dazu muss die Anlage modifiziert werden, um Spiegel mit 50 m Brennweite zu testen.	The mirror development program for XEUS is looking for a number of different lightweight mirror technologies, in addition to the Nickel electroforming replication successfully employed for the XMM-Newton telescope. In order to demonstrate the X-ray-optical performance principally achievable, a high-quality Zerodur mandrel of the appropriate XEUS specifications (50 m focal length) has been produced with a resolution of 1-2" by Carl Zeiss. One of the key technology developments in this area is the mounting of the mirror shells, which are supposed to be operated at -40°C in space. The MPE Panter facility will continue to support this technology development by providing high-quality X-ray measurements on test mirror shells. A modification of the facility is required as soon as specimen of 50 m focal length have to be tested.
Der russische Röntgensatellit Spektrum X-Gamma kann wegen finanzieller Probleme auf der russischen Seite immer noch nicht gestartet werden. Das MPE ist in einer Kollaboration zwischen Russland, Großbritannien, Italien und Deutschland an dem Instrument Jet-X beteiligt.	The launch of the Russian X-ray satellite Spectrum X-Gamma is still delayed due to funding problems of the Russian partners. Within a collaboration between Russia, Great Britain, Italy and Germany, MPE contributes to the instrument.
SWIFT soll die zum Teil noch unverstandenen kosmischen Gammastrahlenausbrüche (sog. Gamma-Ray-Bursts) näher untersuchen. Unsere Beteiligung an dem in einer Kollaboration der USA, Großbritanniens und Italiens gebauten Satelliten besteht in der Kalibrierung des Instruments in unserer Testanlage PANTER und in der Korrelation der SWIFT-Daten mit der ROSAT Himmelsdurchmusterung.	SWIFT will investigate the enigmatic gamma-ray bursts (GRB's). The mission is a collaborative effort between USA, Great Britain and Italy. Our contribution consists of the calibration of the X-ray instrument in our long beam X-ray test facility PANTER and the correlation of the SWIFT-data with the ROSAT-all-sky-survey.
Im Rahmen einer amerikanisch-europäischen Kollaboration hat sich das Institut an einem Projektvorschlag für den Röntgensatelliten DUET (Dark Energy Explorer Telescope) bei NASA beteiligt. DUET soll als Röntgenteleskop den Ersatzspiegel von XMM-Newton tragen und mit einer neuen CDD Kamera ausgestattet werden, die ein größeres Gesichtsfeld des XMM Spiegels nutzt. Das MPE hat die wissenschaftliche Führung des europäischen Konsortiums übernommen und ist für die Bereitstellung einer Ersatz-Kamera auf der Basis des EPIC pn-Detektors verantwortlich. DUET soll eine Himmelsdurchmusterung durchführen, mit dem Hauptziel, die Verteilung röntgenleuchtender Galaxienhaufen im Universum zu kartieren, um damit die wichtigen kosmologischen Parameter zu bestimmen, die die Struktur und Geometrie unseres Universums beschreiben. Die Durchmusterung soll mit einer Fläche von 10.000 Quadratgrad am Nordhimmel das Gebiet des Sloan Digital Sky Surveys überdecken und mit einer tiefen Durchmusterung im Süden (koordiniert mit Beobachtungen bei der ESO) vor allem die Galaxienhaufenentwicklung bei höheren Rotverschiebungen (z=1-2) erfassen.	As a member of an American-European collaboration MPE is a coinvestigator on a proposal to NASA for the DUET (Dark Energy Explorer Telescope) X-ray satellite. DUET will carry the spare XMM-Newton mirror as X-ray telescope and will be equipped with a new CCD camera using a larger field-of-view of the telescope than XMM. MPE leads the European scientific consortium and is responsible for the supply of a spare camera on the basis of the EPIC pn-detectors. The main objective of the project is to carry out a survey to map the distribution of X-ray luminous clusters in the Universe from which the most important cosmological parameters will be determined that describe the structure and geometry of our Universe. The survey will cover an area of about 10.000 square degree the region of the Sloan Digital Sky Survey. An additional very deep survey in the south (with accompanying observations from ESO) will capture the evolution of clusters at higher redshifts (z=1-2).
Mit dem bereits im Aufbau befindlichen Experiment CAST (CERN Axion Solar Telescope) wird beabsichtigt, die von theoretischen Modellen vorhergesagten Axionen zu suchen. Diese sollen im Kern der Sonne aus Photonen produziert werden und können wegen ihrer geringen Wechselwirkung den Stern ungehindert verlassen. Der umgekehrte Effekt, also die Umwandlung von Axionen in keV-Photonen in sehr starken Magnetfeldern, wird bei CAST benutzt. CAST besteht aus einem supraleitenden Magneten, an dessen vier Austrittsöffnungen Röntgenteleskope montiert werden sollen (Abb. 3-11). Dafür soll ein noch vorhandener Prototyp der ABRIXAS-Spiegelsysteme verwendet werden und als Detektor ein 3x1 cm2 großes pn-CCD.	CAST (Cern Axion Solar Telescope) is currently being installed in order to verify the existence of so-called Axions. Axions should be produced by photons in the hot core of the sun and can leave the star unhindered - due to their weak interaction. The reverse effect - the transformation of axions into keV-photons in very strong magnetic fields - is used for CAST. CAST comprises a superconducting magnet. At all four exits of the magnet, X-ray telescopes will be installed (Fig. 3-11). Currently we plan to use the ABRIXAS prototype mirror system as focussing optics together with a 3x1 cm2 pn-CCD.
Abb. 3-11: Schematischer Aufbau des CAST-Experiments mit jeweils 2 Röntgenteleskopen (blau) an beiden Enden des Magneten. Fig. 3-11: Schematic drawing of the CAST-Experiment including 2 X-ray telescopes (blue) at both ends of the magnet.
Mit der Weiterentwicklung der Auswerteprogramme, der Wartung der Web-Seiten der Röntgengruppe und der Archive ist das Wissenschaftliche Datenzentrum am MPE auch weiterhin beschäftigt. Mittlerweile wurde die Hardware auf DEC Alpha Multiprozessorsysteme umgestellt. Der Einsatz von "front-end" Rechner (PC) auf LINUX Basis an den meisten Arbeitsplätzen bietet nun erhebliche Erweiterungen der interaktiven Möglichkeiten, verbunden auch mit größerem Komfort. Fast alle Arbeitsplätze sind nun mit modernen Flachbildschirmen ausgestattet, teilweise auch zusätzlich mit netzwerkfähigen Laptops. Die on-line Plattenkapazität wurde erheblich erweitert. Das interne Netzwerk wurde durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen nach außen abgeschottet.	The Scientific Data Centre at the MPE continues to deal with the analyse software, the maintenance of the web-sites of the X-ray group, and the data archives. In 2001 we finished the hardware change to DEC Alpha multiprocessor systems. We are using now PCs together with LINUX as operating system as front-end computers at most of our work places. This provides additional interactive capabilities and an enhanced comfort. Almost all of these work stations are equipped with state of the art flat screens, partially also with laptops having networking capabilities. We have also extended the online available disk capacity. Last but not least, the security internal network was improved by additional firewalls.
Seit 1986 betreibt das MPE gemeinsam mit der Foundation of Research and Technology, Hellas (F.O.R.T.H) und der Universität Kreta ein kleines astronomisches Observatorium auf dem Skinakas (1750 m) im Idagebirge. Zu dem 30 cm Flat-Field-Teleskop kam Anfang der neunziger Jahre ein 1.3 m Ritchey-Chretien Teleskop hinzu, das mit modernen CCD-Kameras, Autoguider, Fokalreduktor, Standardfiltern und einem grob auflösenden Gitterspektrographen ausgerüstet ist. Ein hochauflösender Echellespektrograph und ein fasergekoppelter Spektrograph ergänzen die optische Instrumentierung. Für das MPE ist die Verfügbarkeit eines solchen Teleskops für Zwecke der Langzeitbeobachtungen veränderlicher Objekte und für Identifikationen von Röntgen- oder Gammaquellen von großem Nutzen. Mehrere Untersuchungen solcher Art wurden in mehr als 60 Beobachtungsnächten unternommen. In der Sonnensystemforschung werden die Teleskope zum Studium der Dynamik von Kometenschweifen eingesetzt.	Since 1986, MPE, the Foundation of Research and Technology, Hellas (F.O.R.T.H.) and the University of Crete operate together an astronomical observatory on Skinakas (1750 m) in the Ida mountains. In the beginning of the 1990s, a 1.3 m Ritchey-Chretien telescope equipped with modern CCD cameras, auto guider, focal reducer, standard filters and a low-resolution grid spectrograph was added to the 30 cm flat-field telescope. A fibre-coupled spectrograph and a high-resolution Echelle spectrograph complement the optical equipment. The main use for MPE arises from the availability of such a telescope for long-duration observations of variable objects and for identifications of X- and g-ray sources. Several investigations of this kind have been carried out during more than 60 observing nights in 2001. In solar system research, we use the telescopes for studies of the dynamics of comet tails.
Viele unserer Aktivitäten finden auch in Labors und Testeinrichtungen statt, in denen einzelne Komponenten und ganze Instrumente entwickelt, gebaut und getestet werden können. Wir besitzen mit den Testanlagen PANTER und PUMA (Abb. 3-12) sehr effektive Möglichkeiten, um Detektoren, Spiegel, Filter und Gitter mit Röntgenstrahlen untersuchen zu können. Das Halbleiterlabor entwickelt mit großem Erfolg Detektoren, deren Eigenschaften optimal an die Bedingungen des jeweiligen Projekts angepasst sind.	Many activities take place in our Laboratories and test facilities which serve for the development, construction and test of components and even complete instruments. Here the X-ray test facilities PANTER and PUMA (Fig. 3-12) offer very efficient opportunities for testing and calibration of detectors, mirrors, filters and gratings. The semiconductor laboratory successfully develops detectors, whose properties can be optimised according to the requirements of individual projects.
In unserer großen Röntgentestanlage PANTER in Neuried wurde sofort nach dem Start von XMM-Newton die Flugersatzkamera installiert, wo sie zusammen mit dem ebenfalls eingebauten Ersatzspiegelsystem von XMM zur Verfügung stand, um eventuelle Fragen, die sich aus dem Betrieb des Satelliten ergeben, durch Messungen am Boden klären zu können. Im Berichtszeitraum wurden bestimmte Betriebsmodi der Kamera genauer untersucht. Voraussetzung dafür sind spektral reine Röntgenlinien, so wie sie seit dem letzten Jahr mit einem Kristallspektrometer erzeugt werden können. Für den Bereich unterhalb 1.5keV wurde nun zusätzlich ein Spektrometer aufgebaut, in dem Transmissionsgitter aus dem Chandra-Programm verwendet werden. Eines der XMM Flugersatzspiegelsysteme (FM 5), welches sich seit 1999 in der Anlage befindet, wurde erneut kalibriert. Es ist geplant, diesen Spiegel für DUET (s.o.) einzusetzen.	Immediately after the launch of XMM-Newton, we installed the flight spare version of the EPIC pn-camera into our long beam facility PANTER in Neuried. Here it is being used, together with the flight spare mirror system of XMM, in order to answer potential questions that might arise from the operation of the satellite. In 2001 we have investigated various operation modes more accurately. Since last year we can make use of a crystal spectrometer in order to get clean spectral lines which is absolutely necessary for this purpose. In addition we designed a new spectrometer for the range below 1.5 keV consisting of transmission gratings which were developed for the Chandra X-ray observatory. The XMM flight spare mirror system (FM 5) is installed in the chamber already since 1999. Now we have re-calibrated this mirror because it has been proposed to be used for the DUET mission (see above).
Abb. 3-12: Röntgentestanlagen wie die hier gezeigte PUMA-Anlage dienen dem Test und der Kalibration unserer Instrumente am Boden. Fig. 3-12: We use test facilities (shown here the PUMA-facility) for the test and calibration of our instrumentation on ground.
Abbildung im Röntgenbereich auch bei höheren Energien ist im Prinzip möglich durch die Verwendung sogenannter Multilayer-Spiegel, bei denen die reflektierende Oberfläche aus einer Vielzahl von zwischen Nickel und Kohlenstoff abwechselnden Schichten besteht. Erste Messungen an einem solchen Spiegel, hergestellt am Osservatorio di Brera in Italien, wurden in der PANTER-Anlage durchgeführt.	X-ray imaging even at high energies is possible with the use of so-called multilayer mirrors. The coating of those mirrors consists of numerous layers whose material alternates between nickel and carbon. A group at the Italian Osservatorio di Brera succeeded in fabricating a prototype which subsequently has been tested in our PANTER test facility.
Die kleinere Testanlage PUMA am MPE in Garching wird in erster Linie für Absoluteichungen von Halbleiterdetektoren und Filtern neuer Bauart verwendet werden. Nach den Aufbauarbeiten konnte in diesem Jahr der Messbetrieb zunächst mit den in unserem Halbleiterlabor entwickelten Driftkammerdetektoren aufgenommen werden. Diese Messungen dienen in erster Linie der Kalibration der ganzen Anlage.	The smaller test facility PUMA at the MPE in Garching will be used primarily for absolute calibrations of semiconductor detectors and novel type filters. After the construction phase during the last years, we started the routine operation, first using riftchamber detectors which are developed in our semiconductor laboratory. The primary goal of these activities is the calibration of the facility itself.
Neben diesen Anlagen wurde für unser Halbleiterlabor eine weitere Testeinrichtung aufgebaut: Mit Rösti 2000 können großflächige CCDs auf ihre röntgenoptischen Eigenschaften hin untersucht werden.	A further test facilities have been set up at our semiconductor laboratory: With Rösti 2000 we can investigate the X-ray properties of large area CCD's.
Das gemeinsam mit dem MPI für Physik in München betriebene Halbleiterlabor stellt das Rückgrat unserer Entwicklungen von röntgenempfindlichen Detektoren dar. Hier stehen uns Reinräume mit 500 m2 Fläche (Klasse 1-10), ein 500 m2 Testlabor (Klasse 100-1000) und etwa 500 m2 Büro und Lagerraum zur Verfügung. Die pn-CCDs für XMM sind die größten bisher hergestellten Röntgen-CCDs. Für zukünftige Röntgenmissionen (ROSITA und XEUS) werden neuartige Detektorkonzepte erarbeitet.	The semiconductor laboratory, operated together with the MPI für Physik in München, is the backbone for our development of X-ray sensitive detectors. A 500 m2 clean room (class 1-10), a 500 m2 test laboratory (class 100-1000) and about 500 m2 office and storage space are available. The pn-CCD's of XMM are the largest X-ray CCD's in the world. Here we also develop novel concepts for applications for future X-ray missions as for ROSITA and XEUS.
Für diese Entwicklungen werden derzeit zwei unterschiedliche Linien verfolgt. Bei aktiven Pixeldetektoren besitzt jedes Bildelement einen eigenen Verstärker. Ein Verschieben der Ladungen wie beim CCD wird dadurch hinfällig, und das Bauelement ist unempfindlicher gegenüber Strahlenschäden. Frame Store CCDs erlauben das gleichzeitige Integrieren von Photonen und Auslesen der Signalladungen durch schnelle Zwischenspeicherung in einem abgedeckten Bereich des CCDs, was die Datenaufnahme erheblich beschleunigt.	For these developments we follow two different lines: all image pixels of active pixel detectors have their own integrated amplifiers thereby avoiding the shift of charges (as for CCD's). Additionally, these components are less sensitive to particle radiation. In parallel also the CCD concept has been improved. Frame store devices offer simultaneous integration and readout of photon events by fast, intermediate storage in a covered area of the CCD, which extremely accelerates the data acquisition.
Prototypen der für ROSITA vorgesehenen CCDs wurden fertiggestellt, und erste Messungen sehen vor allem hinsichtlich der Ladungstransfer-Effizienz sehr vielversprechend aus. Das Layout eines für XEUS geplanten Pixeldetektors wurde erstellt; die Fertigung soll im Frühjahr 2002 beginnen. Zusammen mit dem Max-Planck-Institut für Physik wurde eine Untersuchung begonnen, wie man Mithilfe von neuronalen Netzwerken die große Datenflut zukünftiger Detektoren bereits an Bord des Satelliten reduzieren kann. Für das Gamma-Astronomie-Instrument MEGA entwickelt das Halbleiterlabor rauscharme Silizium-Driftdetektoren zur Auslese der CsI-Scintillatoren.	Prototypes of the ROSITA-CCD's are now fabricated; first measurements on these devices are quite promising, particularly concerning their charge transfer efficiency. We finished the first layout of a pixel detector as planned for XEUS. The fabrication of this detector will start in spring 2002. Future detectors will create an enormous amount of basic data. Together with the Max-Planck-Institut für Physik we started to study how this amount can be reduced on board of a satellite with the aid of neuronal networks. The semiconductor lab develops also low-noise silicon driftchambers for the gamma-ray instrument MEGA as readout devices of CsI scintillator crystals.
Die Projekte der Röntgenastronomie wurden wie folgt gefördert: das DLR unterstützte ROSAT (50.QR.9002.0) und XMM (50.OX.9601.7, 50OX.9302.5, 50OX.9701.5). XMM wurde auch von ESA/ESTEC (10469/93/NL/RE und 8873/90) gefördert. Außerdem erhielten wir Mittel von der Verbundforschung (50.OR.9612.0) und von der Dr. Johannes Heidenhain Stiftung. ESA/ESTEC förderte XEUS (14807/00NL/NB).	The projects of the X-ray astronomy have been promoted as follows: the DLR supports ROSAT (50.QR.9002.0) and XMM (50.OX.9601.7, 50OX.9302.5, 50OX.9701.5). XMM was also sponsored by ESA/ESTEC (10469/93/NL/RE and 8873/90). The institute received additional support from the Verbundforschung (50.OR.9612.0) and from the Dr. Johannes Heidenhain Stiftung. ESA/ESTEC supported XEUS (14807/00NL/NB).

MPE Jahresbericht 2001 / MPE Annual Report 2001