Röntgenastronomie: NuSTAR sucht ab 2011 nach Schwarzen Löchern
© Orbital Sciences Corporation, NASA, SuW-Grafik (Ausschnitt)
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NuSTAR | NuSTAR, das erste Weltraumteleskop für harte Röntgenstrahlung, soll im Juni 2012 starten. Es ist Teil des Explorer-Programms der NASA. Das doppelte Wolter-Teleskop des nur 360 Kilogramm schweren Satelliten besitzt eine Brennweite von zehn Metern, die es durch einen ausfahrbaren Arm erreicht. Das abbildende Spektrometer aus Cadmiumzinktellurid ist für Photonen mit Energien von bis zu 80 Kiloelektronvolt empfindlich.
Damit schließt das Instrument die bisherige Lücke zwischen den Satelliten für den Bereich energiearmer Röntgenstrahlung wie Chandra und den Beobachtern hochenergetischer Gammastrahlung wie dem Weltraumobservatorium Fermi. Vor allem Schwarze Löcher soll NuSTAR besonders durch seine Beobachtungen in großer Zahl aufspüren.
Harte Röntgenstrahlung entsteht in extrem hochenergetischen Prozessen im Univerum, beispielsweise in den Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher in den Zentren aktiver Galaxien. In diesen Strudeln heizt sich einfallende Materie auf bis zu 100 Millionen Grad auf. Auch Supernovae, Weiße Zwerge und Neutronensterne senden hochenergetische Strahlung aus. Mit erdgebundenen Teleskopen lässt sich das kosmische Röntgenlicht jedoch nicht beobachten, denn die Erdatmosphäre verschluckt es vollständig.
© ESA/ESTEC (Ausschnitt)
Prinzip des Wolter-Teleskops | Ein Wolter-Teleskop nutzt mehrere ineinander verschachtelte Spiegel, die sich nach hinten verjüngen, um Licht auf ähnliche Weise zu bündeln wie mit einer Linse. Mit diesem Trick lässt sich ein Röntgenteleskop realisieren, dessen Strahlengang dem eines Linsenteleskops entspricht – obwohl es kein für Röntgenlicht transparentes Material gibt, aus dem man Linsen fertigen könnte.
Auch Chandra und XMM-Newton setzen auf diese Technik. Die mehrere Tonnen schweren Satelliten besitzen eine wesentlich größere Lichtstärke als NuSTAR, doch sie sind auf den Energiebereich unterhalb von 15 Kiloelektronenvolt beschränkt. Bessere Materialien und bis auf vier Atomdurchmesser genau polierte Spiegel ermöglichen nun den Vorstoß in die noch energiereichere Strahlung. Auch die Messgenauigkeit und räumliche Auflösung der Röntgenspektrometer aus Cadmiumzinktellurid hat sich inzwischen um mehr als das Zehnfache erhöht.
Der Start soll auf einer dreistufigen Pegasus-XL-Feststoffrakete erfolgen, die ein Flugzeug zuerst auf zwölf Kilometer Höhe bringt. 525 Kilometer über der Erde soll NuSTAR dann innerhalb von zwei Jahren den gesamten Himmel kartieren und anschließend so lange wie möglich weitere Daten von ausgewählten Objekten sammeln.
Ralf Strobel
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