eROSITA Röntgenteleskop blickt ins Universum

Eine Proton-Rakete brachte die Raumsonde SRG vom Kosmodrom Baikonur mit dem deutschen Röntgenteleskop eROSITA und seinem russischen Partnerinstrument ART-XC in Richtung zu ihrem 1,5 Millionen Kilometer entfernten Ziel – dem Lagrange-Punkt 2.

Samstag brach die Röntgen-Raumsonde mit dem Gerät Spektrum-Röntgen-Gamma (SRG) von der kasachischen Steppe aus zu einer mit Spannung erwarteten Reise in den Kosmos auf.

eROSITA – sieben Röntgenaugen blicken ins Universum

Das deutsche Teleskop für eROSITA (extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array) setzt sich aus zwei Kernbestandteilen zusammen: seiner Optik und seinen Detektoren. Erstere besteht aus sieben parallel ausgerichteten Spiegelmodulen. Jedes Modul hat einen Durchmesser von 36 Zentimetern und besteht aus 54 ineinander geschachtelten Spiegelschalen, deren Oberfläche aus einem Paraboloid und einem Hyperboloid (Wolter-I-Optik) zusammengesetzt ist.

Die Spiegelmodule sammeln hochenergetische Photonen aus dem Gamma- und Röntgenbereich und leiten diese an die CCD-Röntgenkameras weiter, die speziell für eROSITA in unserem Halbleiterlabor in Garching entwickelt wurden. Sie bilden den zweiten Kernbestandteil von eROSITA und sitzen im Brennpunkt jedes Spiegelsystems, erklärt Dr. Peter Predehl, eROSITA-Projektleiter beim Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik. An seinem Arbeitsplatz, dem Ort des Kräftegleichgewichts L2, angekommen wird eROSITA die gigantischste kosmische Inventur des heißen Universums beginnen.

Röntgenaufnahme Schlüssel für Kosmologie

Das deutsche Weltraumteleskop wird dafür mit seinen sieben Röntgendetektoren den gesamten Himmel abtasten und nach heißen Quellen wie Galaxienhaufen, aktiven Schwarzen Löchern, Supernova-Überresten, Röntgendoppelsternen und Neutronensternen suchen und kartieren. Die Röntgenaugen von eROSITA sind die besten auf einem Weltraumteleskop überhaupt. Ihre Kombination aus Lichtsammelfläche, Gesichtsfeld und Auflösung machen sie circa 20-mal empfindlicher wie das deutsche Teleskop ROSAT in den 1990er Jahren. Insbesondere soll das deutsche Teleskop aber dazu beitragen, das Rätsel der Dunklen Energie zu lösen.

Dunkle Energie ‚kosmischer Kraftstoff‘

Unser Universum dehnt sich seit dem Urknall aus. Noch bis in die 1990er-Jahre dachte man, dass diese kosmische Expansion langsamer wird und irgendwann stehen bleibt. Dann kamen die Astrophysiker Saul Perlmutter, Adam Riess und Brian Schmidt. Sie beobachteten Sternenexplosionen, die weit sichtbar sind und immer gleich viel Licht abstrahlen. Sie vermaßen ihre Entfernungen und konnten es selbst kaum glauben.

Das Universum wird bei seiner Ausdehnung gar nicht langsamer, sondern schneller! Mit dieser Erkenntnis haben die Forscher die Wissenschaft auf den Kopf gestellt. Dafür bekamen im Jahr 2011 den Nobelpreis für Physik verliehen.

Doch die entscheidende Frage blieb: „Welcher ‚kosmische Kraftstoff‘ treibt das Universum an? Weil man diese Frage bis heute nicht beantworten kann und seine Zutaten nicht kennt, nannte man diesen Beschleuniger einfach Dunkle Energie. eROSITA wird nun versuchen, dem Grund dieser Beschleunigung auf die Spur zu kommen“, erklärt Thomas Mernik, eROSITA-Projektleiter beim DLR Raumfahrtmanagement.

Röntgenbilder von heißen Galaxienhaufen

In Wirklichkeit kennen gerade einmal die Zutaten von vier Prozent seiner Energiedichte, denn so winzig ist der Anteil von „normaler“ Materie wie Protonen und Neutronen an der „Rezeptur des Weltalls“. Die anderen 96 Prozent sind ein Rätsel. Man vermutet heute, dass ca. ein Viertel die Dunkle Materie beisteuert – ein weiteres großes Rätsel der Astronomie. Der größte Anteil mit geschätzten 70 Prozent macht allerdings die Dunkle Energie aus.

Um ihr auf die Spur zu kommen, müssen Wissenschaftler etwas unvorstellbar Großes und extrem Heißes beobachten: „Galaxienhaufen setzen sich aus bis zu einigen tausend Galaxien zusammen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten im gemeinsamen Schwerefeld bewegen. In ihrem Inneren sind diese merkwürdigen Gebilde von einem dünnen, unvorstellbar heißen Gas durchdrungen, das sich durch seine Röntgenstrahlung beobachten lässt.

Genau hier kommen die Röntgenaugen von eROSITA ins Spiel. Mit ihnen beobachten wir Galaxienhaufen und schauen, wie sie sich im Universum bewegen und vor allem, wie schnell sie das tun. Diese Bewegung wird uns dann hoffentlich mehr über die Dunkle Energie verraten“, erklärt DLR-Projektleiter Thomas Mernik.

Außerdem sollen weitere heiße Phänomene wie aktive Schwarze Löcher, Supernova-Überreste sowie Röntgendoppel- und Neutronensterne beobachtet und lokalisiert werden. Dafür durchmustert eROSITA alle sechs Monate den gesamten Himmel und erstellt in vier Jahren eine tiefe und detaillierte Karte des Universums im Röntgenbereich.

Start Proton-Rakete mit SRG und eROSITA

Das Bild zeigt den Start der Proton-Trägerrakete mit der Raumsonde Spektrum-Röntgen-Gamma (SRG), dem deutschen Röntgenteleskop eROSITA und seinem russischen Partnerinstrument ART-XC an Bord vom Kosmodrom Baikonur. Das Röntgenteleskop und ART-XC sind auf der Navigator-Plattform installiert.

Die Navigator-Plattform versorgt die Raumsonde Spektrum-Röntgen-Gamma mit Energie, schickt gewonnenen Daten zur Erde und treibt gleichzeitig die Raumsonde an.