Eine gemeinsame chinesische und europäische Röntgenteleskopmission heißt Einstein-Sonde ist erfolgreich dabei, das Universum im Breitbildformat zu betrachten, mit einem Teleskopdesign, das die Augen von Hummern nachahmt.
Einstein-Sonde, die am 9. Januar gestartet An Bord einer chinesischen Langer-Marsch-Rakete testet und kalibriert er derzeit seine Instrumente, während er die Erde in einer Höhe von 600 Kilometern (373 Meilen) umkreist. Die ersten Beobachtungen wurden auf einem Symposium in Peking enthüllt.
Das Problem bei Röntgenstrahlen besteht darin, dass sie eine so hohe Energie haben, dass sie mit einem Standarddetektor nur schwer einzufangen sind. Linsen funktionieren nicht, weil Röntgenstrahlen zu stark sind, um leicht gebrochen zu werden, und ein Röntgenstrahl, der frontal auf einen Spiegel trifft, diesen einfach durchdringt. Vielmehr ist eine Röntgenerkennung nur dann möglich, wenn diese Strahlen in einem flachen Winkel auf eine reflektierende Oberfläche treffen. Von dort aus können die Strahlen auf einen röntgenspezifischen Detektor geleitet werden. Allerdings stellt dieser Mechanismus ein gewisses Problem dar. Dies bedeutet, dass ein Röntgenteleskop normalerweise nur Röntgenstrahlen in einem engen Sichtfeld erkennen kann; Außerhalb dieses Sichtfelds würden Röntgenstrahlen in einem zu großen Winkel auftreffen.
Wie sich herausstellt, sind Hummer die Lösung – Hummer-Vision also. Darüber hinaus haben Wissenschaftler diese Grundidee bereits in den späten 1970er Jahren übernommen, es hat jedoch Jahrzehnte gedauert, diese Idee erfolgreich für den Einsatz auf Röntgenteleskopen im Weltraum zu adaptieren.
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Das menschliche Auge funktioniert nach dem Prinzip der Brechung durch eine Linse, auch Hornhaut genannt. Hummer hingegen nutzen die Reflexion. Ihre Augen bestehen aus winzigen Röhren, die als parallele quadratische Poren auf der Augenoberfläche angeordnet sind, wobei jede Röhre in eine andere Richtung zeigt. Licht dringt in die Röhren ein und wird bis zur Netzhaut reflektiert. Während das menschliche Sehvermögen einen Bereich von etwa 120 Grad abdeckt, haben Hummer ein Panorama-Sehvermögen von 180 Grad.
Das Lobster-Eye-Röntgenbild wurde bereits bei Missionen zur Erforschung des Sonnenwinds, bei interplanetaren Missionen und bei einer Technologiedemonstrationsmission namens „Hummerauge“ eingesetzt LEIA (Lobster Eye Imager for Astronomy) im Jahr 2022. Einstein Probe ist jedoch die erste, die Hummeraugenoptik in einem Weltraumteleskop einsetzt. Sein Weitfeld-Röntgenteleskop (WXT) ist dem Design eines Hummerauges nachempfunden und verfügt über Hunderttausende Röhren, die in 12 Modulen angeordnet sind und so positioniert sind, dass das WXT ein Sichtfeld von mehr als 3.600 Quadratgrad erfassen kann , gleich einem Elftel des Himmels, in einer einzigen Aufnahme. In nur drei Umlaufbahnen kann WXT den gesamten Himmel im Röntgenlicht abbilden.
WXT sucht nach Dingen, die in der Nacht passieren: sogenannte Röntgentransienten, bei denen es sich oft um zufällige oder einmalige Ereignisse wie das Aufflackern oder einen Ruhezustand eines Sterns handelt schwarzes Loch Plötzliches Aufleuchten vor Aktivität beim Verschlucken eines kleinen Stoffpakets. Dazu gehören auch Phänomene wie explodierende Sterne und verschmelzen Neutronensterne Das ist die Quelle von Gravitationswellen im ganzen Kosmos widerhallt. Dieses weite Sichtfeld sollte es WXT daher ermöglichen, unser Wissen über diese Transienten erheblich zu erweitern.
Um die Panoramaansicht von WXT zu ergänzen, hat Einstein Probe auch ein zweites Teleskop an Bord, das sogenannte Follow-up X-ray Telescope (FXT), bei dem es sich um einen traditionelleren Röntgendetektor mit einem engeren Sichtfeld handelt. FXT bietet detailliertere Nahbeobachtungen aller von WXT entdeckten Transienten.
Auch wenn es sich noch in der Testphase befindet, beweist insbesondere WXT bereits seinen Zweck. Das Symposium in Peking enthüllte, dass WXT am 19. Februar seinen ersten Röntgentransienten entdeckte, ein Ereignis, das mit a verbunden ist langer Gammastrahlenausbruch entsteht durch die Zerstörung eines massereichen Sterns. Seitdem hat WXT weitere 141 Transienten entdeckt, darunter 127 Sterne, die Röntgenfackeln auslösen.
FXT war während dieser Testphase auch damit beschäftigt, einen am 20. März entdeckten Röntgentransienten weiterzuverfolgen – nicht weniger als der WXT – und mehrere bekannte Objekte im Röntgenlicht abzubilden, darunter einen Supernova-Überrest namens Puppis A und der Riese Kugelsternhaufen Omega Centauri.
„Ich freue mich sehr über die ersten Beobachtungen der Einstein-Sonde, die die Fähigkeit der Mission unter Beweis stellen, weite Bereiche des Röntgenhimmels zu untersuchen und schnell neue Himmelsquellen zu entdecken“, sagte Carole Mundell, wissenschaftliche Direktorin der Europäischen Weltraumorganisation. in einem Stellungnahme. „Diese frühen Daten geben uns einen verlockenden Einblick in das hochenergetische dynamische Universum, das bald für unsere Wissenschaftsgemeinschaften erreichbar sein wird.“
„Es ist erstaunlich, dass wir mit dem FXT-Instrument bereits eine zeitkritische Folgebeobachtung eines schnellen Röntgentransienten durchführen konnten, der erstmals von WXT entdeckt wurde, obwohl die Instrumente noch nicht vollständig kalibriert waren“, fügte Erik Kuulkers hinzu Projektwissenschaftler der Europäischen Weltraumorganisation für die Einstein-Sonde. „Es zeigt, wozu Einstein Probe während seiner Vermessung fähig sein wird.“
Diese Umfrage wird zunächst drei Jahre dauern und soll im Juni dieses Jahres beginnen, sobald die Tests offiziell abgeschlossen sind. Die auf dem jüngsten Symposium veröffentlichten Daten sind eine Vorschau auf das, was wir erwarten können.
Einstein Probe ist eine Zusammenarbeit nicht nur zwischen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Europäischen Weltraumorganisation, sondern auch dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Deutschland und dem Nationalen Zentrum für Weltraumstudien (CNES) in Frankreich. Seine Entdeckungen werden einen riesigen Katalog an Objekten für die bevorstehende europäische Mission NewAthena (Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics) liefern, die sich derzeit in der Studienphase befindet. Dieses Instrument soll das leistungsstärkste jemals gebaute Röntgenteleskop sein und soll etwa im Jahr 2037 in Betrieb gehen.