Ein neuer Satellit namens XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission, ausgesprochen Crism) zielt darauf ab, hochenergetisches Licht in das Äquivalent von “Röntgenregenbogenfarben” aufzuspalten. Die Mission unter Leitung der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) wird das mit einem Instrument namens Resolve tun. Der Start von XRISM vom Tanegashima Space Center in Japan ist für den 25. August 2023 (26. August Ortszeit) geplant.
“Resolve wird uns einen neuen Blick in einige der energiereichsten Objekte im Universum geben, darunter Schwarze Löcher, Galaxienhaufen und die Nachwirkungen stellarer Explosionen”, sagte Richard Kelley, der leitende Forscher der XRISM-Mission vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland). “Anhand der Daten, die die Mission nach ihrem Start sammeln wird, werden wir mehr darüber erfahren, wie sie sich verhalten und woraus sie bestehen.”
Resolve ist ein Röntgen-Mikrokalorimeter und Spektrometer, das von der NASA und JAXA entwickelt wurde. Das Instrument misst winzige Temperaturveränderungen, die entstehen, wenn ein Röntgenstrahl seinen 6×6 Pixel großen Sensor trifft. Um den winzigen Anstieg zu messen und die Energie des Röntgenstrahls zu bestimmen, muss der Detektor bis auf -270 Grad Celsius heruntergekühlt werden – nur den Bruchteil eines Grades über dem absoluten Nullpunkt.
Das Instrument erreicht seine Betriebstemperatur nach einem mehrstufigen mechanischen Kühlungsprozess innerhalb eines kühlschrankgroßen Behälters mit flüssigem Helium.
Durch die Sammlung von tausenden oder sogar Millionen Röntgenstrahlen einer kosmischen Quelle kann Resolve hochauflösende Spektren des Objekts erstellen. Spektren sind Messungen der Lichtintensität über einen bestimmten Energiebereich. Prismen spalten sichtbares Licht in seine unterschiedlichen Energien auf, die besser bekannt sind als die Farben des Regenbogens. Wissenschaftler verwendeten Prismen in frühen Spektrometern, um nach Spektrallinien zu suchen, die dann auftreten, wenn Atome oder Moleküle Energie absorbieren oder emittieren.
Jetzt nutzen Astronomen Spektrometer für alle Arten von Licht, um mehr über die physikalischen Zustände, Bewegungen und Zusammensetzungen kosmischer Objekte zu erfahren. Resolve wird spektroskopische Untersuchungen für Röntgenstrahlung mit Energien zwischen 400 und 12.000 Elektronenvolt durchführen, indem es die Energien einzelner Röntgenstrahlen misst und daraus ein Spektrum erstellt. Zum Vergleich: Die Energie des sichtbaren Lichts liegt zwischen zwei und drei Elektronenvolt.
“Die von XRISM gesammelten Spektren werden die detailreichsten sein, die jemals von einigen der beobachteten Phänomene gemacht wurden”, sagte Brian Williams, der XRISM-Projektwissenschaftler am Goddard Space Flight Center. “Die Mission wird uns Einblicke in einige der am schwersten zu untersuchenden Orte geben, wie die inneren Strukturen von Neutronensternen und annähernd lichtschnelle Teilchenjets, die von Schwarzen Löchern in aktiven Galaxien angetrieben werden.”
Das andere Instrument der Mission wurde von der JAXA entwickelt und trägt die Bezeichnung Xtend. Sie wird XRISM eines der größten Blickfelder aller bislang in Betrieb gegangenen Röntgensatelliten geben und eine Region beobachten, die 60 Prozent größer ist als die durchschnittliche scheinbare Größe des Vollmonds am Himmel.
Resolve und Xtend stützen sich auf zwei identische Röntgenspiegelkonstruktionen, die am Goddard Space Flight Center entwickelt wurden.
XRISM ist eine Zusammenarbeit zwischen der JAXA und der NASA mit Beteiligung der European Space Agency (ESA). Zu dem Beitrag der NASA gehört die wissenschaftliche Teilnahme der Canadian Space Agency.
(THK)
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