XMM-Newton - Der Blick ins heiße Universum



 

 

Start: 10. Dezember 1999, in Betrieb seit Januar 2000

Röntgenstrahlung wird von besonders energiereichen Prozessen im Universum ausgestrahlt, die häufig mit Temperaturen von über einer Million Grad verbunden sind. Bereits ROSAT und andere Röntgenobservatorien hatten gezeigt, welche Objekte diese Strahlung emittieren: Es sind insbesondere Sternatmosphären, Pulsare, Röntgendoppelsterne, heiße interstellare Materie, Supernova-Überreste, Galaxien, Aktive Kerne von Galaxien und Galaxienhaufen. Auch der diffuse Röntgenhintergrund ist Gegenstand wissenschaftlicher Forschung.

XMM-Newton ermöglicht nun aufgrund seiner großen Sammelfläche und spektroskopischen Instrumentierung ganz neue Einblicke in das heiße Universum: Die um ein Schwarzes Loch kreisende Materie, verschmelzende Galaxien und auch hochenergetische Phänomene in unserem Planetensystem können mit vorher unerreichter Genauigkeit untersucht werden.

Die große Sammelfläche des Observatoriums wird realisiert durch drei parallel ausgerichtete Teleskope, die jeweils aus einer Anordnung von 58 ineinander geschachtelten Wolter 1-Spiegeln bestehen. Daraus resultiert je nach Energiebereich (0,2 bis 15 keV) eine effektive Fläche von etwa 2.000 bis 6.000 Quadratzentimetern. Die CCD-Detektoren in der Fokalebene sind in der Lage, die Energie der einfallenden Strahlung mit einer Auflösung zwischen fünf und 60 zu bestimmen. Diese Auflösung wird im Energiebereich von 0,35 bis 2,5 keV durch Verwendung von Reflexionsgittern auf 200 bis 800 gesteigert. Ein optischer Monitor führt zusätzlich spektrophotometrische Messungen im optischen Bereich durch.

 Das europäische Röntgen-Teleskop XMM-Newton in der Erdumlaufbahn
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Als zweiter Eckpfeiler im ESA Wissenschaftsprogramm "Horizon 2000" wird XMM von der europäischen Raumfahrtagentur ESA betrieben. An der Entwicklung und Fertigung der Nutzlast sowie der Aufbereitung der wissenschaftlichen Daten sind drei deutsche Institute beteiligt, deren Aufgaben durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.V. im Rahmen des nationalen deutschen Weltraumprogramms gefördert werden: Vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching und dem Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen (IAAT) wurde eine neu entwickelte Röntgenkamera beigestellt, die European Photon Imaging Camera (EPIC).

Vom MPE kommt auch der von der ESA ausgewählte Teleskopwissenschaftler, der für das optische Design des Teleskops und die Durchführung der röntgenoptischen Tests (in der PANTER-Testanlage des MPE) verantwortlich ist und die ESA bei der Entwicklung, dem Bau und dem Testprogramm der Spiegel unterstützt hat. Auch am XMM-Newton Survey Science Center beteiligen sich Wissenschaftler vom MPE und vom Astrophysikalischen Institut Potsdam (AIP). Diese prüfen die Qualität der Daten, bereiten sie für die wissenschaftliche Gemeinde auf, und veröffentlichen Kataloge mit den entdeckten Röntgenquellen.

Das Raumfahrzeug selbst wurde im Auftrag der ESA in Deutschland bei der Firma Dornier Satellitensysteme GmbH in Friedrichshafen (jetzt: EADS Astrium) entwickelt und gebaut. XMM wurde am 10. Dezember 1999 auf einer Ariane 5-Rakete erfolgreich gestartet. Am 19. Januar 2000 nahm die deutsche CCD-Kamera das erste Röntgenbild des Himmels mit XMM auf (First Light).

Wissenschaftliche Nutzlast:

Die drei Detektoren für die Röntgenteleskope auf XMM wurden von der EPIC-Kollaboration, der Wissenschaftler aus Deutschland, England, Frankreich und Italien angehören, beigestellt. Teleskop 1 trägt die vom MPE, Garching, und der Universität Tübingen entwickelte pn-CCD-Kamera. Die beiden anderen Teleskope sind mit der in England gebauten MOS-CCD-Kamera ausgestattet.


Diese zwei Teleskope erlauben zusätzlich spektroskopische Untersuchungen mit höherer spektraler Auflösung durch das RGS (Reflection Grating Spectrometer), für das Wissenschaftler aus den Niederlanden, England, Schweiz und den USA verantwortlich zeichnen.Unabhängig von den Röntgenteleskopen lassen sich die Quellen simultan im optischen und ultravioletten Wellenlängenbereich beobachten. Der Optical Monitor (OM), ein 30 Zentimeter-Ritchey-Chrétien-Teleskop, wurde in England, Belgien und USA entwickelt.

 

Missionsparameter:

Start: 10. Dezember 1999 von Kourou, Französisch Guayana
Trägerrakete: Ariane 5G
Orbit: Hochexzentrisch mit dem Perigäum bei ca. 7.400 km und dem Apogäum bei ca. 114.000 km, Bahnneigung 40° gegen den Äquator;
Umlaufperiode: 48 Stunden
Bodenstationen: Kourou, Franz. Guayana, Perth, Australien, und Santiago, Chile
Missionsbetriebszentrum: European Space Operations Centre (ESOC), Darmstadt
Wissenschaftliches Betriebszentrum: Villafranca Satellite Tracking Station (VILSPA), Spanien
Inbetriebnahme/First Light: 04./19. Januar 2000
Missionsdauer: ursprünglich 2 Jahre, inzwischen bis Ende 2016 verlängert

Contact
Josef Hoell
German Aerospace Center

Space Administration
, Space Science
Tel: +49 228 447-381

Fax: +49 228 447-745

E-Mail: Josef.Hoell@dlr.de
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http://www.esa.int/esaCP/SEMX6X6JT2G_index_0.html
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http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=23
http://www.mpe.mpg.de/xray/wave/xmm/index.php
http://www.aip.de/groups/xray/xmm/xmm.html
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XMM-Newton Datenblatt (http://www.dlr.de/rd/en/Portaldata/28/Resources/dokumente/RX/XMM-Newton_D_05_03.pdf)