Spektrum-RG beginnt Himmelsdurchmusterung

18. Dezember 2019

Das Spektrum-RG-Observatorium, das am 13. Juli 2019 in Baikonur gestartet wurde, beginnt nun mit der Durchmusterung des gesamten Himmels. Am 8. Dezember begann sich die Raumsonde, die sich in einer Umlaufbahn um den L2-Lagrangepunkt in einer Entfernung von 1,5 Millionen Kilometern befindet, sich um ihre der Erde zugewandte Achse zu drehen. Die beiden ART-XC- und eROSITA-Teleskope begannen, den Himmel entlang eines Großkreises auf der Himmelskugel zu scannen – dies markiert den Beginn der vier Jahre andauernden Himmelsdurchmusterung.

Röntgenkarte einer Region von 25 Quadratgrad in der Scheibe unserer Milchstraße (der sogenannte Galaktische Rücken), die vom eROSITA-Teleskop im Oktober 2019 aufgenommen wurde. In diesem Bereich werden Hunderte von galaktischen Röntgenquellen nachgewiesen, ebenso wie eine Reihe von Quasaren, die sich bei viel größeren Entfernungen befinden und durch die galaktische Scheibe hindurch beobachtet werden. Neben vielen einzelnen Quellen zeigt die Karte auch nicht aufgelöste Röntgenstrahlung aus heißem Gas und aus eine Vielzahl von schwachen, nicht aufgelösten Quellen. Die blauen und grünen Farben entsprechen Photonen bei hohen Energien, die von einem Gas mit einer Temperatur von zehn Millionen Grad emittiert werden, während die rot gefärbten Bereiche kälteres Gas mit niedrigerer Temperatur entsprechen.

Aufgrund der Bewegung der Erde um die Sonne erhalten ART-XC und eROSITA alle sechs Monate eine Karte des gesamten Himmels, die empfindlicher ist als alle bisher von den Röntgenastronomen erhaltenen Daten. Am Ende der vierjährigen Durchmusterung wird die Kombination aller acht unabhängigen Himmelskarten eine Empfindlichkeit in Rekordhöhe erreichen. Die Wissenschaftler erwarten, etwa drei Millionen aktive galaktische Kerne und Quasare, Hunderttausende von Haufen und Gruppen von Galaxien sowie etwa eine halbe Million aktive Sterne, Weiße Zwerge, Pulsare und Überreste von Supernova-Explosionen, Neutronensterne und Schwarze Löcher in unserer eigenen Galaxie zu entdecken. Der Vergleich der einzelnen Himmelskarten ermöglicht es den Astrophysikern zudem, die Variabilität von Millionen von Röntgenquellen über den gesamten Himmel zu beobachten.

Das wissenschaftliche Hauptziel der Himmelsdurchmusterung ist es, die großräumige Struktur des Universums zu untersuchen und Informationen über die Natur der Dunklen Materie und der Dunklen Energie abzuleiten. Andererseits birgt die beispiellose Empfindlichkeit und die schiere Anzahl der zu entdeckenden Röntgenquellen unterschiedlicher Art ein enormes Entdeckungspotenzial und fördert die Forschung in allen Bereichen der modernen Hochenergieastrophysik.

Im Lockman Hole, einem Himmelsbereich mit einer Größe von 20 Quadratgrad, zeigte das eROSITA-Teleskop etwa 6.000 Röntgenquellen. Die überwiegende Mehrheit dieser Quellen sind aktive galaktische Kerne und Quasare, deren Strahlung mit der Akkretion von Materie in ein supermassereiches Schwarzes Loch verbunden ist. Es gibt auch mehr als 100 Galaxienhaufen und mehrere hundert aktive Sterne in unserer Galaxie.

Der Himmelsvermessung gingen sorgfältige Arbeiten von Wissenschaftlern und Ingenieuren am Weltraumforschungsinstitut (IKI) der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau und am Institut für Extraterrestrische Physik (MPE) der Max-Planck-Gesellschaft in Deutschland voraus, um die beiden einzigartigen Röntgenteleskope an Bord der SRG-Raumsonde in Betrieb zu nehmen und zu kalibrieren. Die Kalibrierungsphase wurde mit der Leistungsüberprüfungsphase abgeschlossen, in der die Teleskope in tiefen Beobachtungen verschiedener astrophysikalischer Objekte und Felder getestet wurden. Die hier gezeigten Bilder basieren auf Daten, die während der PV-Phase der Mission gewonnen wurden und zeigen eindrucksvoll die Fähigkeiten von SRG/eROSITA zur Untersuchung von großflächigen Regionen am Himmel mit Dutzenden Quadratgrad (siehe auch die MPE Pressemeldung und die Karte, die im Rahmen des eFEDS-Mini-Survey  erhalten wurde).

In unserer Milchstraße entdeckte eROSITA Sterne mit einer aktiven Korona, die im Röntgenbereich emittieren und tausendmal heller sind als die Korona unserer Sonne, Sternentstehungsgebiete und Haufen junger Sterne, Röntgenpulsare (schnell rotierende magnetisierte Neutronensterne) und Supernova-Überreste. Dabei werden Röntgenphotonen von unter Schocks komprimiertem Gas emittiert, wenn das Material des explodierten Sterns mit der umgebenden interstellaren Materie kollidiert. Während das Milchstraßenbild auch eine Reihe von extragalaktischen Quellen beinhaltet, wurde die große Reichweite von eROSITA mit einer Beobachtung des „Lockman Hole“ demonstriert. In diesem einzigartigen Bereich am Himmel erreicht die Absorption von Röntgenstrahlen durch das interstellare Medium der Galaxie ihren Minimalwert, was es den Astronomen ermöglicht, entfernte Quasare und Galaxienhaufen in beispiellos hoher Auflösung zu untersuchen. Nach Schätzungen aufgrund der photometrischen Rotverschiebung befinden sich die entferntesten der von eROSITA im Lockman Hole erfassten Quellen bei Rotverschiebungen von bis zu z ~ 4-5.

Die hier gezeigten Bilder basieren auf den Daten des russischen Anteils der Beobachtungszeit des SRG/eROSITA-Teleskops.

 

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