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ESA
Röntgenteleskop Athena soll 2028 starten
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
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27. Juni 2014

Die europäische Weltraumagentur ESA hat das Röntgenteleskop Athena jetzt offiziell als zweite große Wissenschaftsmission des ESA-Programms Cosmic Vision 2015-25 ausgewählt. Das Teleskop soll detaillierte Daten über das energiereiche Universum und das Wachstum Schwarzer Löcher liefern. Der Start des Weltraumteleskops ist für 2028 vorgesehen.

AGN

Studienobjekt von Athena: eine aktive Galaxie. Bild: ESA/AOES Medialab

Das Missionskonzept für das Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics (Athena) wurde speziell entwickelt, um das heiße und energetische Universum zu erforschen. Dieser Themenbereich wurde bereits letztes Jahr von der ESA als eines der dringendsten wissenschaftlichen Schwerpunkte für eine zukünftige große Weltraummission ausgewählt und beinhaltet zwei fundamentale astrophysikalische Fragen: Wie bildeten sich die großräumigen Strukturen im Universum und wie sind Schwarze Löcher gewachsen und wie prägten sie das Universum? (astronews.com berichtete)

Athena soll diese Fragen durch die Kombination von ortsaufgelöster Röntgenspektroskopie mit tiefen, großflächigen und energieaufgelösten Röntgenaufnahmen beantworten helfen. Die Leistung des Teleskops soll dabei weit über das hinausgehen, was vorhandene Röntgen-Observatorien leisten können.

Für die Entwicklung einer Mission, die diese Fragen beantworten kann, musste ein internationales Astrophysikerteam, zu dem auch Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) und den Universitäten in Bonn, Erlangen-Nürnberg und Tübingen gehörten, zuerst spezifische Beobachtungsanforderungen formulieren. So müssen sich supermassereiche Schwarze Löcher auch in durch kosmischen Staub verdeckten Umgebungen und in der Frühphase des Universums beobachten lassen und es müssen die Zu-und Abflüsse von Materie und Energie verfolgt werden können, während die Schwarzen Löcher wachsen.

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Um mehr über das Wachstum der kosmischen Strukturen zu erfahren, brauchen die Wissenschaftler eine Kartierung des heißen Gases im Universum - speziell des Gases in Galaxienhaufen und -gruppen und des intergalaktischen Mediums - samt einer Bestimmung seiner physikalischen Eigenschaften und deren Entwicklung mit der Zeit. "Athena wird unsere Sicht auf Schwarze Löcher und kosmische Strukturen, die mit Millionen Grad heißem Gas gefüllt sind, revolutionieren. Wir benötigen das, um ein ganzheitliches Bild des beobachtbaren Universums zu bekommen", sagte MPE-Direktor Paul Nandra, Sprecher für das Thema des heißen und energiereichen Universums und leitender Wissenschaftler für den Vorschlag der Athena-Mission.

Eine detaillierte Analyse der wissenschaftlichen Fragen, die dem Thema des heißen und energiereichen Universums zugrunde liegen, lieferte dem Team die wichtigsten Leistungsparameter für die Mission. Athena braucht ein Röntgenteleskop mit einer beispiellos großen Sammelfläche (zwei Quadratmeter bei 1 keV), einer ausgezeichneten Winkelauflösung (fünf Bogensekunden) und einem weiten Sichtfeld.

Das Teleskop konzentriert die Röntgenphotonen auf eines von zwei Instrumenten, die mit Hilfe einer beweglichen Instrumentenplattform in den Teleskopfokus bewegt werden können. Das erste Instrument, die X-ray Integral Field Unit, bietet ortsaufgelöste hochauflösende Spektroskopie. Das zweite Instrument ist der Wide Field Imager, ein Detektor auf Siliziumbasis mit DEPFET Active Pixel Sensor-Technologie, die am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik entwickelt wird.

Die Kamera liefert sowohl eine große Himmelsabdeckung als auch eine hohe Zeitauflösung von etwa 10 Mikrosekunden, sowie hohe Zählraten. "Die Synthese dieser Eigenschaften macht das WFI zu einem extrem leistungsfähigen Instrument, mit dem wir tiefe Aufnahmen für schwache Quellen hundert Mal effizienter durchführen können als das bisher möglich war. Gleichzeitig werden wir in der Lage sein, die hellsten Röntgenquellen am Himmel zu untersuchen", führt der WFI-Projektwissenschaftler Arne Rau aus.

Athena wird als Observatorium betrieben werden, auf das alle Nutzer im Rahmen eines offenen "Call for Proposals" zugreifen können. Damit kann es für eine breite Palette von wissenschaftlichen Fragen quer über die gesamte Astrophysik eingesetzt werden. Der Start der Athena-Mission ist für das Jahr 2028 vorgesehen, das Teleskop wird dann am sogenannten zweiten Lagrange-Punkt L2 in rund 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde stationiert werden.

"Es war eine erstaunliche Reise, das Projekt so weit zu bringen", fügt Nandra hinzu. "Hunderte von Wissenschaftlern brachten ihre Arbeit und Inspiration ein, um überzeugende Argumente für Athena zu liefern. Heute beginnt ihr Traum, unsere Sicht auf das beobachtbare Universum transformieren zu können, wahr zu werden. Alles was jetzt noch zu tun bleibt, ist die Mission tatsächlich zu bauen." Nach einer detaillierten Entwicklungsphase dürfte Ende des Jahrzehnts mit dem Bau von Athena begonnen werden.

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siehe auch
ESA-Programm: Das unsichtbare Universum im Visier - 28. November 2013
Links im WWW
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
ESA
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