eROSITA - Die Jagd nach der Dunklen Energie



Start: Anfang 2016

Wissenschaftliche Zielsetzung

 Schematische Zeichnung des Röntgenteleskops eROSITA
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Seit dem Urknall dehnt sich das Universum aus. Eigentlich sollte diese Expansion durch die Schwerkraft der Materie verlangsamt werden. Doch angetrieben durch die Dunkle Energie beschleunigt sich die Ausdehnung sogar. Dabei ist das physikalische Phänomen "Dunkle Energie" weitgehend ungeklärt. Welche grundlegenden Kräfte stecken dahinter? War die Dunkle Energie früher stärker oder schwächer als sie es heute ist? Licht in das Dunkel soll das deutsche Röntgenteleskop eROSITA (extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array) bringen, das unter der Federführung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching gebaut wird.

Wie kann man die Dunkle Energie, die ja unsichtbar ist und sich nur auf riesigen Entfernungen bemerkbar macht, mit einem Röntgenteleskop erforschen? Der Schlüssel dazu sind Galaxienhaufen, Ansammlungen von bis zu mehreren Tausend Einzelgalaxien. Im Inneren dieser Galaxienhaufen befindet sich ein Gas, das so heiß ist, dass es Röntgenstrahlung aussendet und damit für eROSITA sichtbar wird. Etwa 100.000 Galaxienhaufen sollen identifiziert und ihre Verteilung in Raum und Zeit - denn schließlich sehen wir diese Objekte aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit in der Vergangenheit - bestimmt werden. Diese Verteilung wurde geprägt durch die Stärke der Dunklen Energie, deren Eigenschaften sich nun daraus ableiten lassen. Der Vergleich mit der Gegenwart, also der Beobachtung nahe gelegener Haufen, erschließt die zeitliche Variation der Strukturen. Und so lässt sich beispielsweise klären, ob und wie sich der Anteil der Dunklen Energie an der Energiedichte im Universum, die sie heute mit cirka 70 Prozent dominiert, im Laufe der kosmischen Evolution geändert hat.

Um die 100.000 Galaxienhaufen zu entdecken, wird eROSITA den gesamten Himmel mehrfach durchmustern und dabei auch zahlreiche andere Phänomene und Objekte, wie etwa aktive Kerne von Galaxien, Supernova-Überreste oder Röntgendoppelsterne beobachten.

 eROSITA-Spiegelmodul
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Teleskop und Raumsonde

Sieben parallel ausgerichtete Spiegelsysteme bilden die Optik des Röntgenteleskops. Ihre Kombination aus Lichtsammelfläche, Gesichtsfeld und Auflösungsvermögen ist bisher unerreicht. Im Brennpunkt jedes Spiegelsystems sitzt eine hochempfindliche CCD-Kamera, die speziell für eROSITA im Halbleiterlabor der Max-Planck-Gesellschaft entwickelt wurde. An der Entwicklung und wissenschaftlichen Betreuung des Teleskops beteiligen sich neben dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik auch die Universitäten Tübingen, Erlangen-Nürnberg und Hamburg, das Astrophysikalische Institut Potsdam und das Max-Planck-Institut für Astrophysik.

eROSITA soll Anfang 2016 auf der Raumsonde Spektrum-Röntgen-Gamma in den Weltraum gebracht werden, der als zweite Nutzlast das russische Teleskop ART-XC trägt. Dieses wird vom Space Research Institut in Moskau entwickelt. Eine Sojus-Fregat-Rakete bringt die Sonde dann zum Lagrangepunkt L2 des Sonne-Erde-Systems, von wo aus eROSITA sieben Jahre lang die Beobachtungen durchführt, nach deren Analyse wir die Vergangenheit und die Zukunft des Universums besser verstehen werden.

Röntgenteleskop eROSITA

 

 Optik: 7 Spiegelmodule, jedes mit 36 cm Durchmesser und aus 54 ineinander geschachtelten Spiegelschalen bestehend, deren Oberfläche aus einem Paraboloid und einem Hyperboloid (Wolter-I-Optik) zusammengesetzt ist 
 Brennweite: 1,6 Meter 
 Detektor: CCD-Kamera, Kernstück ist ein Silizium-"Frame Store pnCCD",
Bildfläche circa 3 x 3 Zentimeter, zusammengesetzt aus 384 x 384 Pixeln mit je 75 Mikrometern Größe,
Zeitauflösung 50 Millisekunden, Betriebstemperatur -80°C 
 Gesichtsfeld: 1° Durchmesser 
 Spektralbereich: 0,2 - 12 keV (Kiloelektronenvolt) 
 Abmessungen: circa 3,2 Meter lang (mit geöffnetem Deckel 4,7 Meter) 
 Masse: 735 Kilogramm 

Spektrum-Röntgen-Gamma-Mission

 

 Start: Anfang 2016 auf einer Zenit-Fregat-Rakete vom Startplatz Baikonur, Kasachstan 
 Raumsonde: Russische Navigator-Plattform mit den beiden Teleskopen eROSITA und ART-XC 
 Orbit: um den Lagrange-Punkt L2 (1,5 Millionen Kilometer von der Erde) 
 Bodenstationen: Ussurijsk (70 Meter Spiegeldurchmesser), Bärensee (64 Meter Durchmesser)
 Nominelle
 Missionsdauer:
7 Jahre 

 


Kontakt
Hartmut Scheuerle
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Raumfahrtmanagement
, Extraterrestrik
Tel: +49 228 447-345

Fax: +49 228 447-745

E-Mail: Hartmut.Scheuerle@dlr.de
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Links zu diesem Artikel
http://www.mpe.mpg.de/450415/eROSITA
http://www.hll.mpg.de/06_projects/proj_eROSITA.html
http://www.uni-tuebingen.de/?id=4583
http://www.sternwarte.uni-erlangen.de/d_index.html
http://www.hs.uni-hamburg.de/
http://www.aip.de/index.html
http://www.mpa-garching.mpg.de/mpa/index-de.shtml
http://hea.iki.rssi.ru/SRG/en/index.php
http://www.federalspace.ru/main.php?lang=en
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eROSITA - Auf der Suche nach der Dunklen Energie (http://www.dlr.de/rd/Portaldata/1/Resources/portal_news/newsarchiv2009_4/eROSITA_Flyer_09.pdf)