(J. Sanders, H. Brunner und das eSASS-Team/MPE; E. Churazov, M. Gilfanov/IKI) Ein im Juli 2019 gestartetes Weltraumteleskop hat gerade seine erste Durchmusterung abgeschlossen. Für Monate Das eROSITA-Teleskop an Bord des Weltraumobservatoriums Spektr-RG hat den gesamten Himmel abgetastet und Beobachtungen für die tiefste Himmelsdurchmusterung im Röntgenwellenlängenbereich gesammelt.
Nun wurden alle diese Daten in einer Karte zusammengefasst, die über 1 Million helle Röntgenobjekte enthält – ungefähr das Doppelte der Anzahl solcher Objekte in den gesamten 60 Jahren der Röntgenastronomie davor.
„Dieses Bild des gesamten Himmels verändert völlig die Art und Weise, wie wir das energetische Universum betrachten“, sagte der Astrophysiker Peter Predehl , eROSITA-Hauptforscher am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE).
„Wir sehen so eine Fülle an Details – die Schönheit der Bilder ist wirklich atemberaubend.“
Die meisten astronomischen Objekte emittieren Röntgenstrahlung, allerdings in unterschiedlichen Anteilen zu anderen Wellenlängen. Röntgenstrahlen haben sehr kurze Wellenlängen und sind daher sehr energiereich – sie werden beispielsweise von den heißesten und energiereichsten Objekten emittiert Schwarze Löcher , Neutronensterne, Quasargalaxien und Supernova-Überreste.
Der Überrest der Vela-Supernova. (Peter Predehl, Werner Becker/MPE, Davide Mella)
Röntgenstrahlen sind für das bloße menschliche Auge unsichtbar Radiowellen . Daher sieht der Himmel im Röntgenbild ganz anders aus als das, was wir sehen, wenn wir nachts nach oben schauen. Darüber hinaus werden Röntgenstrahlen im Gegensatz zu Radiowellen größtenteils von der Erdatmosphäre blockiert, sodass wir sie nur untersuchen können, indem wir Teleskope in den Weltraum schicken.
Eine Reihe von Röntgenteleskopen wurden eingesetzt, aber die jüngste Röntgendurchmusterung des gesamten Himmels wurde vor Jahrzehnten, von 1990 bis 1999, durchgeführt ROSAT-Satellit . Die neue Himmelskarte, die vom deutsch-russischen Gemeinschaftsunternehmen eROSITA gesammelt wurde, ist nach Angaben des Teams viermal tiefer als die aus ROSAT-Daten extrahierte Karte.
Es war eine mühsame Arbeit. Das Weltraumobservatorium Spektr-RG befindet sich in einem der Planeten der Erde Lagrange-Punkte , eine gravitativ stabile Tasche, die durch die Wechselwirkung zwischen Erde und Sonne entsteht, etwa 1,5 Millionen Kilometer entfernt.
Das Instrument sammelte Daten im Wert von 182 Tagen, wobei jede Aufnahme zwischen 150 und 200 Sekunden dauerte, also insgesamt 165 Gigabyte. Jeden Tag stellte das Team eine Verbindung zum Satelliten her, um die gesammelten Daten herunterzuladen. Dann mussten all diese Rohdaten verarbeitet und zusammengesetzt werden.
Der Shapley-Superhaufen von Galaxien. (Esra Bulbul, Jeremy Sanders/MPE)
„Wir haben alle sehnsüchtig auf die erste All-Sky-Karte von eROSITA gewartet“, sagte die Astrophysikerin Mara Salvato vom MPE . „Große Himmelsbereiche wurden bereits bei vielen anderen Wellenlängen erfasst, und jetzt haben wir die entsprechenden Röntgendaten.“ „Wir brauchen diese anderen Untersuchungen, um die Röntgenquellen zu identifizieren und ihre Natur zu verstehen.“
Die meisten Quellen auf der Karte – rund 77 Prozent – sind supermassive Schwarze Löcher, die aktiv Material in den Kernen von Galaxien ansammeln, oder wie wir es nennen aktive galaktische Kerne . Diese Objekte sind äußerst energetisch und es gibt viele davon.
Es gibt auch Galaxienhaufen, die aufgrund der Röntgenstrahlung leuchten heißes Gas durch ihre kollektive Schwerkraft eingeschränkt; diese machen rund 2 Prozent der Objekte aus.
Andere Objekte sind viel näher an der Heimat. Innerhalb der Milchstraße machen Sterne mit heißen, magnetisch aktiven Koronen 20 Prozent der Objekte aus. Das verbleibende Prozent besteht aus einer Mischung aus hellen Röntgendoppelsternen, Supernova-Überresten und Flares, wie sie beispielsweise von Sternen emittiert werden, die von Schwarzen Löchern auseinandergerissen werden.
(Georg Lamer/Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Davide Mella)
Die Karte zeigt auch die Struktur des heißen Gases in der Milchstraße und des Gases, das es umgibt. Es handelt sich um eine Fülle von Daten, die uns große Einblicke in das Röntgenuniversum ermöglichen werden. Und es ist erst der Anfang. In den nächsten Jahren wird das Observatorium sieben weitere Durchmusterungen durchführen, die zusammen eine wesentlich empfindlichere Gesamtkarte des Himmels ergeben werden.
„Mit einer Million Quellen in nur sechs Monaten hat eROSITA die Röntgenastronomie bereits revolutioniert, aber das ist nur ein Vorgeschmack auf das, was noch kommen wird.“ „Diese Kombination aus Himmelsfläche und Tiefe ist transformierend“, sagte der Astrophysiker Kirpal Nandra vom MPE .
„Wir erproben bereits 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 weiter zu erforschen, wo sich die ersten riesigen kosmischen Strukturen und supermassereichen Schwarzen Löcher bildeten.“
Wir können es kaum erwarten.