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Astrophysik

Ein neuer Atlas des Röntgenhimmels

Astronomen legen Katalog kosmischer Röntgenquellen vor, die der europäische Satellit XMM-Newton beobachtet hat

10. April 2003

Einer der umfangreichsten Kataloge kosmischer Röntgenquellen wurde jetzt der internationalen Astronomengemeinde zur Nutzung übergeben - als das kondensierte Resultat von mehr als zweijährigen Beobachtungen mit dem Röntgensatelliten XMM-Newton der Europäischen Raumfahrtagentur ESA: Der Katalog verzeichnet etwa 30 000 Sterne und Galaxien sowie weitere Quellen, von denen viele erstmals im Röntgenlicht beobachtet wurden.

Der XMM-Newton-Katalog basiert auf den Bildern von Röntgenkameras im Brennpunkt dreier identischer Teleskope, die jeweils dasselbe - etwa dem Vollmond entsprechende - Himmelsareal erfassen. Jede Aufnahme zeigt einige Dutzend bis einige Hundert Röntgenquellen. Neben deren Position, ihrer Helligkeit und ihrer "Röntgenfarbe" liefert der Katalog eine Vielzahl ergänzender Informationen aus bereits vorliegenden astronomischen Verzeichnissen in anderen Spektralbereichen. Spätere Versionen des Katalogs, die im Lauf der weiteren, auf insgesamt zehn Jahre veranschlagten XMM-Newton-Mission erarbeitet werden, sollen mehr als 100 000 Röntgenquellen beschreiben.

Das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching bei München war maßgeblich an der Entwicklung der Teleskopspiegel und der Röntgendetektoren von XMM-Newton beteiligt. Aus dem MPE kommt auch ein wesentlicher Teil der Software für die Erstellung des Katalogs und die weitere Analyse der Daten - die als Teil des gesamten Datenanalyse-Softwarepakets der ESA nun allen interessierten Forschern zur Verfügung steht.

Die Garchinger Wissenschaftler ernten als Lohn für ihre Leistung neue Einblicke in den Röntgenhimmel. So wurden beispielsweise im Rahmen der bisher längsten Beobachtung mit dem XMM-Newton-Satelliten - bei einer Gesamt-Belichtungszeit von rund einer Million Sekunden - zahlreiche Galaxien aufgespürt, in deren Zentren massereiche Schwarze Löcher energiereiche Röntgenstrahlung aussenden. Diese Schwarzen Löcher liegen normalerweise hinter Gas- und Staubwolken verborgen; nur Röntgenstrahlen hoher Energie durchdringen diese Barriere - und damit leistet XMM-Newton einen wichtigen Beitrag zum Verständnis massereicher Schwarzer Löcher, die ihrerseits eine zentrale Rolle bei der Entwicklung des Universums spielen.

XMM-Newton ist Nachfolger des deutschen Röntgensatelliten ROSAT, der am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik entwickelt wurde. Viele der mit ROSAT gewonnenen Erfahrungen in der Detektor- und Software-Technik gingen in den neuen Satelliten ein. So kann der am 10. Dezember 1999 gestartete XMM-Newton wesentlich schwächere Röntgenquellen in einem größeren Energiebereich mit höherer Genauigkeit erfassen. Und anders als ROSAT, der den gesamten Himmel nach Röntgenquellen durchforstete - und dabei an die 100 000 Objekte aufdeckte -, konzentriert sich XMM-Newton auf die ausführliche Untersuchung umschriebener Himmelsgebiete. Dank seiner neu entwickelten Optik erfasst er dabei Quellen, die für ROSAT noch hinter Gas- und Staubschwaden verborgen blieben - und öffnet damit ein Fenster zum Studium bislang "verdunkelter Objekte", darunter Schwarze Löcher und neu geborene Sterne.

Auf der bisher längsten mit XMM-Newton gemachten Aufnahme (Belichtungszeit etwa eine Million Sekunden) zeichnen sich mehrere Hundert Röntgenquellen ab. Hauptsächlich handelt es sich hierbei um Milliarden von Lichtjahren entfernte Galaxien, in deren Zentren massereiche Schwarze Löcher energiereiche Röntgenstrahlen erzeugen. Die dargestellten "Röntgenfarben" erlauben Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Schwarzen Löcher und auf deren Umgebung. Viele der blauen Objekte konnten erstmals mit XMM-Newton untersucht werden. Bild vergrößern
Auf der bisher längsten mit XMM-Newton gemachten Aufnahme (Belichtungszeit etwa eine Million Sekunden) zeichnen sich mehrere Hundert Röntgenquellen ab. Hauptsächlich handelt es sich hierbei um Milliarden von Lichtjahren entfernte Galaxien, in deren Zentren massereiche Schwarze Löcher energiereiche Röntgenstrahlen erzeugen. Die dargestellten "Röntgenfarben" erlauben Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Schwarzen Löcher und auf deren Umgebung. Viele der blauen Objekte konnten erstmals mit XMM-Newton untersucht werden. [weniger]

Der neue Röntgenkatalog wurde im Namen der ESA durch das XMM-Newton Survey Science Centre erstellt. Daran sind - unter der Leitung von Dr. Mike Watson von der Universität Leicester (UK) - neben dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und dem Astrophysikalischen Institut Potsdam sieben weitere europäische Institute beteiligt. Auf Seiten der ESA ist Dr. Fred Jansen für das Projekt XMM-Newton zuständig - und hoch zufrieden über die erste Ausgabe des Katalogs: "Er liefert die Standard-Referenz für die nächsten Jahrzehnte - mit reichen Informationen über eine gewaltige Zahl neuer Objekte am Röntgenhimmel."

Die deutsche Beteiligung an XMM-Newton (Teleskopwissenschaftler, EPIC-Kamera, Survey Science Center) wurde vom Deutschen Zentrum fur Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Heidenhain-Stiftung gefördert.

 
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