Astro-Forschung
eRosita: Sieben Röntgenaugen durchmustern den Himmel (1)

Peter Friedrich

Beim Röntgen in der Medizin oder bei der Materialuntersuchung werden Röntgenstrahlen erzeugt, um Objekte zu durchleuchten. Das Abbild, besser der Schattenwurf des durchleuchteten Objekts, wird mit einer entsprechenden Kamera aufgezeichnet. Anders in der Astronomie: Hier senden die untersuchten Objekte selbst Röntgenstrahlung aus – man muss sie nur auffangen und abbilden! Dazu bedarf es spezieller Teleskope, die allerdings außerhalb der Erdatmosphäre operieren müssen, denn die Luft absorbiert die kurzwellige hochenergetische Strahlung. eROSITA¹ ist das jüngste Weltraumteleskop, das in diesem Spektralbereich den Himmel durchmustert. Es ist seit 2019 im Einsatz und kartografiert den gesamten Himmel mit bislang unerreichter Genauigkeit.

Das Teleskop wurde in Deutschland gebaut und Teleskop und fliegt als Hauptinstrument auf dem russisch-deutschen Weltraumobservatorium Spektrum-Röntgen-Gamma (kurz Spektr-RG). Ein russisches Röntgenteleskop namens ART-XC erweitert den Spektralbereich von Spektr-RG zu kürzeren Wellenlängen. Das wichtigste wissenschaftliche Ziel von eROSITA bzw. Spektr-RG ist eine neue tiefe Himmelsdurchmusterung im Röntgenlicht, mit der das „heiße Universum“ erforscht werden kann. Röntgenstrahlen zeugen nämlich von physikalischen Prozessen, in denen enorme Energien umgesetzt werden, wobei hohe Temperaturen, starke Gravitationsfelder und extreme Magnetfelder eine Rolle spielen – kurzum: Bedingungen, die sich der Beobachtung im sichtbaren Licht weitgehend entziehen.

Die Mission Spektr-RG

Der Name geht auf ein in den 1980er Jahren geplantes sowjetisches Weltraumobservatorium zurück, das jedoch nie fertiggestellt wurde. Ab 2005 wurde unter demselben Namen eine völlig neue Mission geplant, die den gesamten Himmel im Spektralbereich der Röntgenstrahlung von 0,3 keV bis ca. 30 keV durchmustern sollte. Der Namensbestandteil „Gamma“ blieb, obwohl bei der neuen Mission kein Instrument zur Beobachtung von Gammastrahlung vorgesehen war. Die Idee der Röntgen-Himmelsdurchmusterung war nicht neu: Anfang der 1990er Jahre war eine solche Durchmusterung mit ROSAT durchgeführt worden, und zwar erstmals mit einem abbildenden Röntgenteleskop, wodurch die Zahl der bekannten Röntgenquellen sprunghaft auf über 100.000 angestiegen war. Das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching bei München war das federführende Institut bei der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) finanzierten ROSAT-Mission und entwickelte sich zu einer weltweit führenden Forschungseinrichtung auf dem Gebiet der Röntgenastronomie.

Nach dem Erfolg von ROSAT wurden weitere Pläne geschmiedet und schon bald – im Jahr 1999 – konnte mit Finanzierung des DLR ein Kleinsatellit namens ABRIXAS gestartet werden, der über einen breiteren Spektralbereich und eine wesentlich besse-re spektrale Auflösung verfügte. Die Mission scheiterte jedoch unmittelbar nach dem Start wegen eines Problems in der Stromversorgung. Nach einigen vergeblichen Bemühungen, einen Ersatz für ABRIXAS zubekommen, kam es ab 2005 zu konstruktiven Gesprächen zwischen dem MPE unddem Institut für Weltraumforschung (IKI)in Moskau, die schließlich 2009 in einem Vertragsabschluss über die gemeinsame Forschungsmission „Spektr-RG“ zwischenden Raumfahrtagenturen Roskosmos und DLR mündeten. Das DLR finanzierte den deutschen Beitrag, das Röntgenteleskop eROSITA, jedoch bereits ab 2007².

Nach rund zehnjähriger Arbeit wurde eROSITA im Januar 2017 nach Moskau gebracht und dort bei dem Raumfahrtunternehmen NPO Lawotschkin zusammen mit dem russischen Instrument ART-XC auf der Satellitenplattform von Spektr-RG installiert. Es folgten zahlreiche Tests, die insbesondere den reibungslosen Datenaustausch zwischen Satellit und Instrumenten sowie die Kommunikation mit der Bodenstation betrafen. Zum Testablauf zählten auch ein Schütteltest und ein Thermal-Vakuum-Test, bei denen die Belastungen beim Raketenstart bzw. den Temperaturverhältnissen im Weltraum simuliert werden.

¹ Das Akronym eROSITA steht für „extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array”.
² Die Gesamtkosten für eROSITA von rund 90 Millionen Euro trugen das DLR und die Max-Planck-Gesellschaft bzw. das MPE zu etwa gleichen Teilen.