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?
Start: 13. Juli 2019
Schematische Zeichnung von eROSITA
CAD („Computer-Aided Design“)-Zeichnung von eROSITA. Das Schnittbild zeigt neben der Anordnung der Spiegelmodule und Kameras weitere wichtige Untersysteme des Instruments.
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 bestimmt werden - denn schließlich sehen wir diese Objekte aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit in der Vergangenheit. Diese Verteilung wurde geprägt durch die Stärke der Dunklen Energie, deren Eigenschaften sich nun wiederum daraus ableiten lassen. Durch den Vergleich mit der Gegenwart, also die Beobachtung nahe gelegener Galaxiehaufen, kann die zeitliche Variation der Strukturen ermittelt werden. 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.
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Um die 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.
Das eROSITA-Flugmodell während der abschließenden Testkampagne
Das eROSITA-Flugmodell während der abschließenden Testkampagne. Der geöffnete Teleskopdeckel gibt den Blick auf die 7 Spiegelmodule frei.
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 entwickelt wurde. An der Entwicklung und wissenschaftlichen Betreuung des Teleskops beteiligen sich neben dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching auch die Universitäten Tübingen, Erlangen-Nürnberg und Hamburg sowie das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam.
eROSITA wurde im Juli 2019 zusammen mit dem russischen Teleskop ART-XC auf der Raumsonde Spektrum-Röntgen-Gamma in den Weltraum transportiert. Die Sonde wurde vom Space Research Institute in Moskau entwickelt. Eine Proton-Rakete brachte die Sonde zum Lagrangepunkt L2 des Sonne-Erde-Systems, von wo aus eROSITA sieben Jahre lang die Beobachtungen durchführt. Von der Analyse der Daten erhoffen sich die Wissenschaftler, neue Erkenntnisse zu Vergangenheit und Zukunft des Universums zu gewinnen.
Röntgenteleskop eROSITA
Optik:
7 Spiegelmodule, jedes mit 36 Zentimetern 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 -90°C
Gesichtsfeld:
1° Durchmesser
Spektralbereich:
0,2 - 12 keV (Kiloelektronenvolt)
Abmessungen:
circa 3,0 Meter lang (mit geöffnetem Deckel 4,5 Meter)
Masse:
809 Kilogramm
Spektrum-Röntgen-Gamma-Mission
Start:
13. Juli 2019, 14:31 MESZ, auf einer Proton-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)
